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利用一種獨(dú)特的水凝膠，沙特阿拉伯科學(xué)家發(fā)明了一個(gè)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，在發(fā)電的同時(shí)能利用空氣中的水成功地種植菠菜。該設(shè)計(jì)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(guān)成果3月2日發(fā)表于《細(xì)胞報(bào)告：物理科學(xué)》。

“世界上仍有部分人口沒(méi)有獲得干凈的水和綠色能源，其中很多人生活在農(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(guó)王科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程教授王鵬說(shuō)，“我們的設(shè)計(jì)在產(chǎn)生清潔能源的同時(shí)，從空氣中提取水，并適用于沙漠和海洋島嶼等偏遠(yuǎn)地區(qū)的分散、小規(guī)模農(nóng)場(chǎng)。”

該系統(tǒng)被稱為WEC2P，由放置在水凝膠層上的太陽(yáng)能光伏板組成，水凝膠層被安裝在一個(gè)大金屬盒的頂部，以凝結(jié)和收集水。王鵬團(tuán)隊(duì)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(shí)釋放出水分。

研究人員利用太陽(yáng)能電池板發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的廢熱將吸收的水從水凝膠中釋放出來(lái)。下面的金屬盒子收集蒸汽并將其凝結(jié)成水。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(tuán)隊(duì)利用WEC2P進(jìn)行了為期兩周的植物生長(zhǎng)試驗(yàn)。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(zhǎng)箱中的菠菜種子。

在實(shí)驗(yàn)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，60顆菠菜種子中有57顆發(fā)芽，正常生長(zhǎng)至18厘米?？偟膩?lái)說(shuō)，在兩周里，大約有2升水從水凝膠中冷凝出來(lái)。

“我們的目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)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(shè)計(jì)有別于當(dāng)前的農(nóng)業(yè)光伏發(fā)電。” 王鵬說(shuō)。為了將概念驗(yàn)證設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品，該團(tuán)隊(duì)計(jì)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(gè)人都能獲得清潔的水和負(fù)擔(dān)得起的清潔能源，是聯(lián)合國(guó)制定的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的一部分。” 王鵬說(shuō)，“我希望我們的設(shè)計(jì)可以是一個(gè)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)