從空氣中提取水成功種植菠菜 改善干旱氣候地區水安全

沙特阿拉伯科學(xué)家利用一種獨特的水凝膠，發(fā)明了一個(gè)太陽(yáng)能驅動(dòng)的系統。該系統展示了在發(fā)電的同時(shí)，如何利用空氣中的水成功種植菠菜。

近日，在發(fā)表于細胞出版社旗下期刊《細胞報告—物理科學(xué)》的研究論文中，阿卜杜拉國王科技大學(xué)的研究人員通過(guò)概念驗證設計提供了一種可持續、低成本的策略，以改善生活在干旱氣候地區人們的食物和水安全。

“世界仍有部分人口沒(méi)有獲得干凈的水和綠色能源，其中很多人生活在農村和干旱或半干旱氣候地區。”論文通訊作者、阿卜杜拉國王科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程教授王鵬說(shuō)，“我們設計的系統在產(chǎn)生清潔能源的同時(shí)從空氣中提取水，適用于沙漠和海洋島嶼等偏遠地區的分散、小規模農場(chǎng)。”

該系統是“一種自給自足、太陽(yáng)能驅動(dòng)的集成水、電、作物聯(lián)合生產(chǎn)系統”，被稱(chēng)為WEC2P。其由涂有水凝膠的太陽(yáng)能電池板組成，水凝膠是一種柔軟的親水聚合物。王鵬團隊在之前的研究中開(kāi)發(fā)了這種水凝膠，可以有效吸收周?chē)諝庵械乃魵?，并在加熱時(shí)釋放出水分。

涂有水凝膠的太陽(yáng)能電池板安裝在一個(gè)巨大的金屬盒子的頂部，金屬盒子收集空氣中的水蒸氣，并將其凝結成水，用于種植農作物。另外，水凝膠通過(guò)吸收熱量和降低電池板的溫度，將太陽(yáng)能電池板的效率提高了9%。

去年6月，沙特阿拉伯的天氣非常炎熱，王鵬團隊利用WEC2P進(jìn)行了為期兩周的植物生長(cháng)試驗。他們只用從空氣中收集的水來(lái)灌溉60顆種植在植物生長(cháng)箱中的菠菜種子。

在試驗過(guò)程中，這塊與學(xué)生課桌桌面大小相似的太陽(yáng)能電池板共產(chǎn)生了1519瓦特/小時(shí)的電力(幾乎足以為一個(gè)白熾燈泡供電24小時(shí))，60顆菠菜種子中有57顆發(fā)芽，正常生長(cháng)至18厘米?？偟膩?lái)說(shuō)，在兩周時(shí)間里，大約有2升水從水凝膠中冷凝出來(lái)。

“確保地球上每個(gè)人都能獲得清潔飲水和負擔得起的清潔能源，是聯(lián)合國可持續發(fā)展目標的一部分。我們的目標是創(chuàng )建一個(gè)清潔能源、水和糧食生產(chǎn)的綜合系統，特別是生產(chǎn)水的部分，使我們的設計有別于當前的農業(yè)光伏發(fā)電。”王鵬表示。

為了將概念驗證設計轉化為實(shí)際產(chǎn)品，該團隊計劃創(chuàng )造一種能更好的從空氣中吸收更多水分的水凝膠。此外，該系統的性能還需要進(jìn)一步大幅提高，并降低成本，才能在經(jīng)濟上具有吸引力。(作者：王方)

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