□王方
沙特阿拉伯科学家利用一种独特的水凝胶,发明了一个太阳能驱动的系统。在沙漠中,该系统展示了在发电的同时,利用空气中的水成功种植菠菜。
近日,在发表于《细胞报告——物理科学》的研究论文中,阿卜杜拉国王科技大学的研究人员通过概念验证设计,提供了一种可持续、低成本的策略,以改善干旱气候地区人们的食物和水安全。
“世界上仍有部分人口没有获得干净的水和绿色能源,其中很多人生活在农村和干旱或半干旱气候地区。”论文通讯作者、阿卜杜拉国王科技大学环境科学与工程系教授王鹏说:“我们设计的系统在产生清洁能源的同时从空气中提取水,适用于沙漠和海洋岛屿等偏远地区的分散、小规模农场。”
该系统是“一种自给自足、太阳能驱动的集成水、电、作物联合生产系统”,被称为WEC2P。其由涂有水凝胶的太阳能电池板组成,水凝胶是一种柔软的亲水聚合物。这种水凝胶可以有效吸收周围空气中的水蒸气,并在加热时释放出水分。
涂有水凝胶的太阳能电池板被安装在一个巨大的金属盒子的顶部,金属盒子收集空气中的水蒸气,并将其凝结成水,用于灌溉农作物。另外,水凝胶通过吸收热量和降低电池板的温度,将太阳能电池板的发电效率提高了9%。
“确保地球上每个人都能获得清洁饮水并负担得起清洁能源,是联合国可持续发展目标的一部分。我们的目标是创建一个清洁能源、水和粮食生产的一体化系统,特别是生产水的部分,使我们的设计有别于当前的农业光伏发电技术。”王鹏表示。
未来,该系统的性能还需进一步大幅提高,并且控制好成本,才能在工业化进程中具有吸引力。
(《中国科学报》2022.3.9)
责任编辑:白子璐
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