新型太陽能集水設備沙漠實測，空氣再乾都能榨出水分
去年，科學家基於金屬有機框架材料（MOF）開發出動力全來自太陽能的水資源收集設備，12 小時內從相對溼度只有 20% 的空氣中吸取了 2.8 公升水。今年團隊前往沙漠地區進行實測，結果證明該設備也能在極低濕度（8%）的空氣中吸收水分，假如有天你不幸迷失在沙漠，或許你能靠這種簡單裝置活下來，堅持到救援出現。
地球上有 70% 物質都是水，但人類實際可飲用的淡水只占其中 2.5%，隨著人口增長、氣溫上升，全球水危機也日益嚴重，促使科學家開發更好的水資源收集方式。多數研究集中在海水淡化技術，但也有少數研究鑽研如何從乾燥空氣中「榨取」稀有水分。
麻省理工學院團隊去年初利用加州大學柏克萊分校終身教授、知名化學家奧馬爾·亞基（Omar Yaghi，註）發明的金屬有機框架材料（metal-organic framework，MOF），開發出一款新型集水設備，將多孔 MOF 晶體壓縮在太陽能吸熱器與冷凝板之間，其原理是當空氣流過 MOF 時，水分子被 MOF 束縛，接著等陽光照射加熱設備，水分子變成蒸氣釋出，於箱子內部冷凝成液態水並往下滴入收集器中。
當時團隊於學院大樓屋頂進行測試，條件與莫哈維沙漠（Mojave Desert）相似（平均濕度約 20%），12 小時內從空氣中吸取了 2.8 公升水，創下令人驚訝的紀錄，這項技術不但不需要相對濕度高的條件，能源效率也比其他現有技術好。
▲ 麻省理工學院團隊利用金屬有機框架材料於 2017 年開發的集水設備。（Source：加州大學柏克萊分校）
今年，團隊將測試地點移往沙漠現場，位於美國極西之鎮斯科茨代爾（Scottsdale），在那裡，相對濕度從夜間的 40% 下滑至白天的 8%。而實測結果顯示，只要添加更多金屬有機框架材料，就算濕度極低，設備也能擴大規模吸收更多水分，平均每使用 1 公斤 MOF 材料可收集 220 毫升水。
不過上述測試使用的 MOF 材料（MOF-801）由昂貴金屬鋯（zirconium，化學符號 Zr）製成，所幸奧馬爾現在已經開發出由鋁製成的新型 MOF 材料（MOF-303），價格可便宜至少 150 倍，目前在實驗室測試中捕獲多 2 倍的水，相當於每 1 公斤 MOF 材料可生產超過 400 毫升（3杯）水。
團隊正摩拳擦掌準備進行新型 MOF 材料的實地測試。
▲ 此為由鋁製成的新型 MOF-303 材料結構圖。（Source：加州大學柏克萊分校）
「一個人每天至少要喝一杯罐裝可樂容量的水，而 MOF 裝置能在 1 小時內收集到這些水量。」科學家想證明，假如你不幸於沙漠中迷失方向，你可以靠這種裝置活下來，堅持至救援出現。在加州大學柏克萊分校釋出的影片中，一名研究人員真的喝下了這杯「水」。
實地測試結果已發表在《Science Advances》期刊。
註：奧馬爾·亞基（Omar Yaghi），曾獲評美國十大科學家，以發明金屬有機框架材料（MOF）、沸石咪唑酯骨架構造體（ZIF）、共價有機構造體（COF）等多孔結構聞名，全球研究人員依此創建了逾 2 萬種不同 MOF，用來捕獲二氧化碳、有效儲存氫或甲烷等化學物質。
In desert trials, next-generation water harvester delivers fresh water from air
This Device Sucks Drinking Water Out of Dry Desert Air, Powered Only by The Sun
（首圖來源：加州大學柏克萊分校）
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