一种更简单、更高效的从空气中收集水的装置

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一项新研究表明，一种新型原型水收集器有望比传统设备更简单、更高效地从空气中抽取饮用水。镍钛基除湿器采用温度敏感材料制成，平均 30 分钟内从大气中抽取的水量比替代除湿器系统多，而能耗仅为后者的一半。
这项研究的主要作者、俄亥俄州立大学医学院精神病学研究科学家约翰·拉罗科 (John LaRocco) 表示，据估计，全世界有超过 20 亿人无法获得清洁的饮用水，改进收集这种宝贵资源的传统方式将使缺水地区更容易获得这种资源。
“没有空气你可以活三分钟，没有食物你可以活三周，但没有水你只能活三天，”拉罗科说。“但有了它，你就可以开始解决很多问题，比如国家安全、心理健康或卫生条件，只要提高清洁饮用水的可获得性就可以了。”
尽管许多现有的集水技术体积庞大、耗能高、速度慢，但该团队的设备却因弹性热冷却而独一无二，弹性热冷却使用的材料可以减少能耗、尺寸和复杂性。拉罗科说，这种设计也使他们的原型变得足够便携，可以装进背包里。
研究人员将他们的发明与使用干燥剂轮的除湿机进行了比较，干燥剂轮是内衬亲水材料的旋转圆筒，用于捕获和去除周围气流中的湿气。他们以每次 30 分钟的间隔测试了每台设备的性能，评估了它们的能耗、发热量和
该项研究最近发表在《技术》杂志上。
试验结果揭示了功耗方面的显著差异，并强调了他们的原型最适合什么条件。例如，这项研究的合著者、电气和计算机工程本科生约翰·西蒙尼斯 (John Simonis) 说，他们的设备使用地区的湿度水平可能会影响其集水能力的有效性。
Simonis 表示：“与传统的干燥剂转轮系统相比，我们的系统能够更动态地扩展以适应环境需求。由于我们的设备更加模块化，因此有很大的适应空间。”
作者指出，菲律宾、印度尼西亚、海地甚至俄亥俄州等地的标准湿度刚好足以让他们的原型实现最高效率。
西蒙尼斯说，他们的设备生产的水可以直接饮用，但由于他们的设备也是采用 3D 打印材料制成的，这些材料会随着时间的推移而降解，因此必须经过严格过滤，以限制人们立即饮用时可能摄入的微塑料量。
根据联合国提供的数据，地球上只有约0.5％的水是淡水，可供人类安全饮用。战争、污染和气候变化造成的环境变化也是导致全球水危机的风险因素。
该研究的共同作者、电气和计算机工程副教授 Qudsia Tahmina 表示，由于自然灾害和国际紧急情况将继续加剧这些问题，必须找到创造性地收集水资源以支持边缘化人群的方法。
尽管如此，研究指出，能够确保从稀薄空气中获取可再生资源的设备的一致性将有助于使这一过程更加经济和可行。拉罗科说，这一目标一旦实现，将影响地球上生活的方方面面。
他说：“我们希望世界其他地区获得清洁水不仅仅是一个白日梦。”
利用该团队的模型，公众可以尝试制造自己的除湿机。西蒙尼斯说，尽管他们的原型目前仅供个人使用，但未来可以轻松优化以满足家庭或更大社区的需求。
“我们有可能开发出比我们的原型更大型的版本，”他说，“它可以在有限的时间内提取尽可能多的水，并获得与那些拥有小型设备并持续运行的人相同的能源效率。”
俄亥俄州立大学的 Vidhaath Vedati 也是本文合著者之一。