這需要24小時的夜間和白天周期，但加利福尼亞大學伯克利分校的科學家已開發(fā)出一種裝置，可以在干燥的沙漠空氣中生產(chǎn)一杯水，僅使用陽光1。

關鍵在于開發(fā)分子粉末，金屬有機骨架(MOF)，它是高度多孔的，像海綿一樣吸收水分。

在有機玻璃盒頂部的框架中，粉末在潮濕，涼爽的夜晚用水飽和。在白天，它會在陽光加熱時釋放水分。水冷凝在盒子的側(cè)面，盒子的周圍是污垢，以保持低溫。

盒子只需要在晚上保持開放，在白天關閉。

“沒有這樣的事情，”今天發(fā)表的研究的第一作者奧馬爾·亞吉說，以及開創(chuàng)了對MOF研究的化學家。“在這里，我們有一種堅固的分子海綿，可以從低濕度和干燥的大氣中探測水，并產(chǎn)生自來水，除了太陽光外沒有任何能量輸入。這是一個在此之前難以想象的進步。“

Yaghi目前是加州大學伯克利分校的James和Neeltje Tretter主席，也是沙特阿拉伯阿卜杜勒阿齊茲國王科技大學的一名教師科學家，他稱之為“下一代設備”。

通過將金屬鹽與有機部分混合以產(chǎn)生多孔晶格狀結構而制成的MOF以其吸水能力而聞名。去年4月，Yaghi，他的研究生Eugene Kapustin以及加州大學伯克利分校和麻省理工學院的團隊發(fā)表了一項關于小型概念驗證裝置的研究，該裝置在實驗室條件下使用2克鋯基MOF 2在空氣中產(chǎn)生水滴。

在最新的工作中，加州大學伯克利分校的團隊在16×16英寸的框架上使用了1千克厚度為1英寸的鋯MOF。在亞利桑那沙漠??的一次試驗中，它產(chǎn)生了100克水。與先前的設備不同，在先前的設備中，熱電能被用于運行冷凝器，這在沒有任何額外能量輸入的情況下運行。

160美元的鋯價并不便宜，因此該團隊著手在復制沙漠實驗的條件下尋找在實驗室進行測試的替代方案。結果是鋁基框架MOF-303，當與石墨結合時，產(chǎn)生175克水 - 幾乎是其兩倍，成本顯著降低。根據(jù)Yaghi的說法，鋁的價格僅為3美元。

它也更環(huán)保，因為合成是在水中進行，而不是在有機溶劑中進行。

Yaghi說，目標是讓設備持續(xù)使用多年。鋁MOF經(jīng)歷150個連續(xù)循環(huán)，監(jiān)測波動并發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定。

團隊似乎沒有考慮到的唯一因素是沙塵暴。“如果廣泛部署，它必須有一個過濾器，就像你的車里有過濾器一樣，”Yaghi反駁道。

他認為，這項新技術的藍圖適用于全世界：“我們[現(xiàn)在]擁有數(shù)學關系，可以讓你建造一個適合任何沙漠氣候的盒子 - 無論是在中東，地中海還是撒哈拉沙漠。您所需要的只是太陽能圖，濕度水平和溫差。可以使用相同的MOF - 只有盒子的配置會發(fā)生變化。“

Yaghi已經(jīng)與沙特阿拉伯利雅得的阿卜杜勒·阿齊茲國王科技城及其總裁圖爾·沙特·穆罕默德·沙特王子博士合作，共同研究納米材料和清潔能源聯(lián)合研究中心。

自然中東所采訪的所有科學家都認為該技術很有意思，它表明了在低于30%的濕度條件下定制MOF的潛力，并且規(guī)模和現(xiàn)場試驗代表了向前邁出的一步。

“這項研究證明了在干旱地區(qū)收獲水的概念。KAUST化學科學項目主席Mohammed Eddaoudi表示，基于相對便宜的起始材料設計和定位MOF的能力可以使MOF中的吸附更加接近沙漠中的負擔得起的水。KAUST海水淡化和再利用中心(WDRC)副教授王鵬對此表示贊同，并稱“作為一種自主陽光驅(qū)動的大氣水發(fā)生器，它運作良好。”

潛力：在空中

英國巴斯大學化學工程系主任蒂姆梅斯說：“雖然這種表現(xiàn)是否會對'現(xiàn)實世界'產(chǎn)生重大影響尚不完全清楚，但這篇文章很聰明。”

它可能會促進MOF開發(fā)和擴大合成的進一步工作，但該設備的“現(xiàn)實世界”影響似乎有待討論。

Yaghi設想從飲水機到家用水箱或集水農(nóng)場的應用，其他專家并不那么自信。

Noreddine Ghaffour WDRC KAUST說：“沙漠人不會對水的克數(shù)感到滿意。”他的研究重點是改善現(xiàn)有海水淡化技術和節(jié)能工藝的性能。“概念證明有效。我們可以從低濕度的空氣中捕獲水。但是生產(chǎn)的水量太少了。“

英國巴斯大學水科學與工程教授，水資源創(chuàng)新與研究中心主任Jan Hofmann對此表示關注：“人類用水量約為每人每天150升，因此生產(chǎn)能力為MOF很低。對于1,000人來說，需要3,000噸MOF來滿足需求。這將意味著MOF在工業(yè)規(guī)模上的生產(chǎn)，據(jù)我所知，這還不存在。“

來自設備的水，因為它是蒸餾純的，在技術上不適合消費。他指出，Yaghi和他的團隊承認進一步的進程，必須進行再礦化以使其值得喝酒。

兩位科學家還對擴大規(guī)模所涉及的工程問題表示擔憂 - 特別是能源效率，熱量和質(zhì)量傳遞。“這些[問題]在現(xiàn)在測試的系統(tǒng)規(guī)模相對較小的情況下是一個較小的問題，但在3000噸規(guī)模甚至100千克的范圍內(nèi)將是一個重要問題，”霍夫曼說。

目前的文件中沒有關于最新設備或MOF成本的信息。根據(jù)卡普斯汀的說法，沒有計劃進行任何經(jīng)濟估計。“在大規(guī)模生產(chǎn)的情況下，有機玻璃，木材，水和有機連接器的成本可以忽略不計。更重要的是，與其他系統(tǒng)不同，我們的設備不需要額外的能源或太陽能電池板，“他說。

對于霍夫曼而言，新設備是值得追求的技術，盡管需要大量開發(fā)才能為應用創(chuàng)建成熟的技術。

對于Ghaffour：“為了概念證明 - 是的，科學就在那里。也許這對小眾應用和特定的電網(wǎng)情況都有好處。但實際上，我們不能把希望賣給那些等待水生活的人。“