一个简单、紧凑的系统首先从空气中收集水分(左)，然后在加热时释放被捕获的液体(右)，从而产生饮用水。来源:李翔宇编辑

　　研究人员已经开发出一种紧凑的设备，利用吸收涂层的鳍从大气湿度中收集水分。

　　在ACS能源通讯中详细介绍了这种装置，它能有效地捕获水分，然后在加热时作为饮用水释放出来。

　　集水创新

　　清洁、安全的水是一种有限的资源，获取它取决于当地的水体。但即使是干燥地区的空气中也有一些水蒸气。为了收集少量的湿度，研究人员开发了一种紧凑的装置，它带有吸收涂层的鳍，首先捕获水分，然后在加热时产生饮用水。他们说，这个原型可以帮助满足日益增长的用水需求，特别是在干旱地区。详细内容发表在《ACS能源快报》杂志上。

　　大气水:巨大潜力，收集挑战

　　地球大气层以水蒸气的形式储存着数万亿升的淡水，但要收集这种无色、透明、稀释的气体是一项挑战。此前，研究人员开发了捕捉露水或雾的系统，将液体汇集到容器中。但在没有多少露水的干燥地区，特殊材料，如温度响应水凝胶，金属有机框架或沸石(结晶铝硅酸盐)可能有助于从空气中吸收少量水分，并在加热时释放水分。

　　然而，为了使这些吸收剂在实际应用中具有实用性，它们需要被整合到具有废热源的紧凑便携式设备中，例如在高温下运行的应用程序或作为副产品发出热量的系统。因此，李翔宇、Bachir El Fil及其同事开发了一种符合这些要求的湿度采集器。

　　高效的设计提高了水的收集

　　研究人员设计了一种水吸附剂“鳍”，方法是将一块铜片夹在涂有市售沸石的铜泡沫之间。与之前专注于材料开发的研究相比，作者说，吸附床与材料特性的共同设计导致了薄的吸附鳍，这种吸附鳍结构紧凑，可以快速收集水。

　　为了验证概念演示，他们创造了一种装置，将10个小吸附剂鳍并排放置在相距约2毫米的铜基板上，这个距离可以最大限度地从含有10%相对湿度的沙漠空气中捕获水分。不到一个小时，鳍片就饱和了，一旦底部达到华氏363度，鳍片就会释放出被困住的水分。

　　通过24个收集-释放循环，研究小组计算出，鳍上1升的吸收涂层可以在相对湿度为30%的空气中每天产生高达1.3升的饮用水——比以前开发的设备的体积大2到5倍。

　　对未来集水技术的启示

　　这项工作确定了快速捕获水分和从干燥空气中收集水分的关键机会，每天多次。这组科学家说，随着进一步的发展，这个系统可以集成到现有的产生废热的基础设施中，比如建筑物或交通工具，从而为干旱地区生产饮用水提供一种具有成本效益的选择。

　　参考文献:“干旱环境中紧凑型多循环高性能大气水采集器的设计”2024年6月26日，ACS能源快报。DOI: 10.1021 / acsenergylett.4c01061

　　作者感谢美国国防高级研究计划局和瑞士国家的资助美国国家科学基金博士后。流动性格兰特。