研究人員推出的最新款空氣集水器，效率提升近10倍，干旱地區(qū)的國家或因此受益。
集水器利用金屬有機(jī)框架材料從干燥的空氣中吸取水分子，冷凝為純水。
水資源短缺的問題在全球范圍內(nèi)日益嚴(yán)重。美國加州大學(xué)伯克利分校（下文簡稱UCB）的研究人員即將推出的這款飲水收集器，有望為缺水問題提供解決方案。
sciencedaily.com網(wǎng)站近日報(bào)道，UCB化學(xué)系教授Omar Yaghi等在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)核心科學(xué)》雜志中描述了最新版本的飲水收集器。
該收集器利用多孔有機(jī)金屬框架材料（MOF）從空氣中收集水分：每千克吸水材料每天可從低濕度空氣中收集超過1.3升純凈水。這已經(jīng)能滿足維持生命最低標(biāo)準(zhǔn)的需要。
莫哈維沙漠。
集水器在干燥的沙漠中也有良好的表現(xiàn)——在加州干燥的莫哈韋沙漠進(jìn)行的3天多的野外試驗(yàn)中，集水器每天能收集0.7升純水，產(chǎn)水量幾乎是舊版本集水器的10倍。即便沙漠的相對濕度低至7%，溫度超過80華氏度，集水器每天也能收集0.2升飲水。
集水器的可靠性良好，在太陽能電池板和充電電池的支持下可以7×24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行。
Yaghi說：“眾所周知，如果你想在低濕度（相對濕度低于40%）條件下冷凝空氣中的水分，需要將空氣冷卻到低于零攝氏度，但這在實(shí)際應(yīng)用中是不切實(shí)際的。我們設(shè)計(jì)的集水器無需低溫冷卻過程。有的人認(rèn)為0.7升水好像不是很多，但在缺水時(shí)，這真的就是‘救命之水’?！?/p>
Yaghi的創(chuàng)業(yè)公司W(wǎng)ater Harvester Inc準(zhǔn)備向市場投放微波爐尺寸的集水器，這款集水器每天可以提供7~10升水。
根據(jù)美國國家科學(xué)院的建議值（男性3.7升/天，女性2.7升/天），這可以滿足兩到三個(gè)成年人每天的飲水量。小型冰箱尺寸的集水器每天能提供200~250升水，可滿足一個(gè)家庭飲用、烹飪和淋浴的需求。
幾年之后，Water Harvester Inc希望能開發(fā)出日均產(chǎn)水量達(dá)到2萬升的村級(jí)集水器。以上所有的集水器都使用太陽能電池板和內(nèi)置電池供能，不會(huì)對電網(wǎng)產(chǎn)生額外負(fù)荷。Yaghi補(bǔ)充說：“我們正在制造脫離水網(wǎng)的超純水。這對缺水人群非常重要，健康的飲水關(guān)乎人權(quán)?！?/p>
Yaghi等制造的集水器的關(guān)鍵部件是MOF，它很容易從空氣中吸收水分并排出。
自上世紀(jì)90年代中期以來，Yaghi一直從事MOF的研究工作。MOF具有高多孔性，一克MOF的表面積就與足球場相當(dāng)。其他類型的MOF還可以從煙氣中捕捉二氧化碳或分離石化產(chǎn)品等。
研究人員在2014年推出了首款集水材料（MOF-801）?？諝庵械乃肿咏?jīng)吸附作用粘附在MOF-801內(nèi)表面，然后在受熱時(shí)以液體形式流出。
MOF-801能吸附空氣中的水分子。
基于MOF-801的集水器在2017年首次亮相，它由太陽能驅(qū)動(dòng)，夜間吸水，日間排水。到2018年，Yaghi團(tuán)隊(duì)將其概念驗(yàn)證設(shè)備轉(zhuǎn)化為了第二代集水器。這種集水器在太陽能驅(qū)動(dòng)下，在亞利桑那沙漠的一個(gè)晝夜周期內(nèi)可以收集0.07升水。Yaghi說：“雖然飲水產(chǎn)量很低，但這表明MOF是能夠從沙漠空氣中收集到水分的。”
新集水器采用了“主動(dòng)式”運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制，它利用太陽能電池板為風(fēng)扇提供動(dòng)力，將更多空氣吹入機(jī)器中，提高了MOF的空氣接觸率。內(nèi)置電池由太陽能充電后，使集水器也可以在夜間運(yùn)行。
新集水器的產(chǎn)量是上代設(shè)備的10倍，是早期概念機(jī)的上百倍。集水器收集的水是安全的，水中沒有檢測出金屬或有機(jī)物。
新裝置的高產(chǎn)率和短循環(huán)時(shí)間得益于新設(shè)計(jì)的集水材料MOF-303。鋁基的MOF-303的容水量比鋯基的MOF-801高30%。在理想條件下，只需20分鐘就能完成水分子的吸附-解吸過程。
Yaghi團(tuán)隊(duì)的成果已經(jīng)受到了諸多位于干旱地區(qū)的國家的關(guān)注。Yaghi說：“不論何時(shí)，大氣中的水都幾乎和河流湖泊中的水一樣多。收集空氣中的水分，或許可以將干旱的沙漠變?yōu)榫G洲?！?/p>
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