由沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）开发的新型太阳能集水器采用了一个自给自足的循环系统，该系统从天然植物过程中获得灵感，以从空气中高效提取水分，不需要人工维护，并且为干旱地区提供了经济高效的水资源解决方案。

即使在世界上最干旱的地区，空气中通常也含有一些水分。这些水分有可能为饮用和灌溉提供必要的水资源。然而，从空气中提取水是具有挑战性的。KAUST（阿卜杜拉国王科技大学）的研究人员开发出了一种新技术，可以每天持续从稀薄的空气中提取数升水，而无需定期进行人工维护。

从空气中收集水并不是一个新想法，甚至不是一项新技术，但现有的太阳能系统却非常笨拙。

太阳能采水器按双周期工作。首先，一种吸水材料从空气中收集水分，当它饱和后，系统会被封闭起来，并在阳光照射下被加热，以提取收集到的水分。在两个周期之间切换需要人工操作或转换系统，这增加了复杂性和成本。沙特阿卜杜勒阿齐兹国王科技大学研发的新型采水器无需上述操作——它会自动在两个周期之间切换，从而可以在无人干预的情况下连续循环工作。

源自自然灵感的创新设计

主导这项研究的博士后研究员杨凯杰表示，“我们最初的灵感来自于对自然过程的观察，特别是植物如何通过特殊结构高效地将水从根部输送到叶片。”

这给了研究团队一个关于新系统的关键想法。“在我们的系统中，大众运输桥在‘开放部分’（用于捕获大气水）和‘封闭部分’（用于淡水生产）之间起到了关键的连接作用”，杨解释道。

这些质量传输桥是一系列装满吸收水分的盐溶液的垂直微通道。富含水分的盐溶液被同样使水分在植物茎干中上升的毛细作用拉入通道，然后浓盐溶液向下扩散以收集更多水分。“通过优化系统内部的质量和热量传输，我们提高了其效率和效用，”参与该项目的另一位博士后研究员潘婷婷表示。

在沙特阿拉伯测试系统时，该系统在夏季每天每平方米产生2-3升水，秋季每天产生约1-3升水。在测试过程中，该团队运行系统数周而无需维护。他们还展示了该系统可用作灌溉大白菜和沙漠树木的直接点源。

“我们使用的材料包括吸水织物、低成本吸湿盐和塑料框架。我们选择这些材料是因为它们成本低廉且易于获取，因此我们预计该装置的成本将非常适合在低收入地区进行大规模应用，”该研究的资深作者之一Qiaoqiang Gan表示。

参考：“用于无电网淡水生产和灌溉的太阳能驱动大气水提取器”，作者：Kaijie Yang、Tingting Pan、Nadia Ferhat、Alejandra Ibarra Felix、Rebekah E. Waller、Pei-Ying Hong、Johannes S. Vrouwenvelder、Qiaoqiang Gan和Yu Han，2024年7月24日，《自然通讯》。DOI: 10.1038/s41467-024-50715-0