新的太陽能電池板設計利用浪費的能源從空氣中獲取水

據CNET報道，在產生綠色能源的同時，太陽能電池板通常會產生多餘的熱量而不被使用。但是，通過一種新的、創新的設計，科學家們已經找到了一種方法來利用這些寶貴的剩餘熱量，使發電者有了第二個用途：從空氣中獲取水。

基本上，這個獨立的系統將太陽能電池板鋪設在可以收集空氣中水蒸氣的特殊凝膠上。一旦來自電池板的剩餘熱量接觸到凝膠，該物質就會釋放出一種霧氣，進入一個金屬盒。在該容器中，氣體被凝結成水滴。

該團隊的動機是為偏遠地區，特別是乾燥氣候地區的居民提供廉價、清潔和離網的能源和水。

沙特阿卜杜拉國王科技大學的環境工程師王鵬在一份聲明中說：“我們的目標是創建一個清潔能源、水和食物生產的綜合系統，特別是我們設計中的水創造部分，這使我們與目前的農業光伏技術不同。”王鵬是周二發表在《細胞報告物理科學》雜誌上的關於這項發明的研究的高級作者。

在幾乎按需生產水的過程中，這些電池板正在解決幾個緊迫的全球健康問題。Our World In Data2019年的一份報告指出，不安全的水每年導致驚人的123萬人死亡，尤其是生活在貧困中的人。該網站指出，截至2020年，四分之一的人仍然無法獲得清潔的飲用水。

除此之外，氣候危機還使乾旱地區的乾旱風險急劇增加，直接危及到農業生產。去年年底，聯合國提請注意馬達加斯加因嚴重乾旱而造成的作物破壞，甚至認為這場災難可能導致世界上第一次由氣候變化引起的飢荒。

“確保地球上的每個人都能獲得清潔的水和負擔得起的清潔能源是聯合國制定的可持續發展目標的一部分，”王鵬說。“我希望我們的設計可以成為一個分散的電力和水系統，為家庭提供照明，為農作物澆水。”

王鵬團隊設計的太陽能電池板系統包括幾個層次。

首先，太陽能電池板被置於水凝膠之上，這種物質以其保水能力而聞名。例如，隱形眼鏡也是用水凝膠製成的。這種柔軟的、可彎曲的塑料狀材料有助於保持鏡片上的薄膜濕潤–這樣，你的眼睛就不會受到刺激了。

在他們的發明中，研究人員開發了一種特殊類型的水凝膠，它可以從周圍的空氣中吸入水蒸氣，並將其保持在裡面，然後在加熱時將其釋放出來。在這種情況下，熱源是太陽能電池板多餘的、通常是”浪費”的能量。

一旦加熱，凝膠開始釋放水蒸氣，下面的一個大金屬盒收集氣體並將其冷凝成真正的水滴。作為一項獎勵，該研究稱水凝膠將太陽能電池板的效率提高了近10%。這是因為在吸收面板的多餘熱量時，它降低了它們的溫度。

為了證明其原理，研究人員建立了一個原型系統，並在沙特阿拉伯天氣非常炎熱的時候將其投入使用了兩周。

他們使用的太陽能電池板大約有一張教室課桌那麼大，總共產生了1519瓦時的電力，就背景而言，這大約足夠驅動一輛特斯拉行駛7英里。它還從空氣中創造了大約兩升的水。

這兩升水被用來灌溉種植在塑料箱中的60顆水菠菜種子。據研究人員稱，60顆中有57顆發了芽，並長到了正常的7英寸（18厘米）。接下來，王鵬和同事們打算擴大他們的模型，以便它能產生更多的電力和水含量。

王鵬說：“世界上仍有一部分人口無法獲得清潔水或綠色電力，其中許多人生活在氣候乾旱或半乾旱的農村地區。我們的設計利用本來被浪費的清潔能源從空氣中製造水，適合在沙漠和海洋島嶼等偏遠地區建立分散的小規模農場。”