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可持續(xù)低成本！科學家利用空氣中的水發(fā)電種植菠菜
發(fā)布日期： 2022-03-04 15:28:05 來源： 中國科學報

利用一種獨特的水凝膠，沙特阿拉伯科學家發(fā)明了一個太陽能驅(qū)動的系統(tǒng)，在發(fā)電的同時能利用空氣中的水成功地種植菠菜。該設計提供了一種可持續(xù)的、低成本的策略，以改善生活在干旱氣候地區(qū)人們的食物和水安全。相關成果3月2日發(fā)表于《細胞報告：物理科學》。

“世界上仍有部分人口沒有獲得干凈的水和綠色能源，其中很多人生活在農(nóng)村和干旱或半干旱氣候地區(qū)。”論文通訊作者、阿卜杜拉國王科技大學環(huán)境科學與工程教授王鵬說，“我們的設計在產(chǎn)生清潔能源的同時，從空氣中提取水，并適用于沙漠和海洋島嶼等偏遠地區(qū)的分散、小規(guī)模農(nóng)場。”

該系統(tǒng)被稱為WEC2P，由放置在水凝膠層上的太陽能光伏板組成，水凝膠層被安裝在一個大金屬盒的頂部，以凝結和收集水。王鵬團隊在之前的研究中開發(fā)了這種水凝膠，可以有效地吸收周圍空氣中的水蒸氣，并在加熱時釋放出水分。

研究人員利用太陽能電池板發(fā)電時產(chǎn)生的廢熱將吸收的水從水凝膠中釋放出來。下面的金屬盒子收集蒸汽并將其凝結成水。另外，水凝膠通過吸收熱量和降低電池板的溫度，將太陽能光伏電池板的效率提高了9%。

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

在實驗過程中，這塊與學生課桌桌面大小相似的太陽能電池板共產(chǎn)生了1519瓦特/小時的電力，60顆菠菜種子中有57顆發(fā)芽，正常生長至18厘米?？偟膩碚f，在兩周里，大約有2升水從水凝膠中冷凝出來。

“我們的目標是創(chuàng)建一個清潔能源、水和糧食生產(chǎn)的綜合系統(tǒng)，特別是生產(chǎn)水的部分，使我們的設計有別于當前的農(nóng)業(yè)光伏發(fā)電。” 王鵬說。為了將概念驗證設計轉(zhuǎn)化為實際產(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。

“確保地球上每個人都能獲得清潔的水和負擔得起的清潔能源，是聯(lián)合國制定的可持續(xù)發(fā)展目標的一部分。” 王鵬說，“我希望我們的設計可以是一個分散的電力和水系統(tǒng)，為家庭提供照明和灌溉作物。”(作者：馮麗妃)

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