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水分子是地球上無處不在的物質(zhì)。然而，根據(jù)聯(lián)合國的數(shù)據(jù)，超過 20 億人無法獲得安全的飲用水，超過 23 億人，即世界人口的 30%，全年沒有足夠的食物。

沙特阿拉伯皇家阿卜杜拉科技大學(xué) (KAUST) 的研究人員開發(fā)了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用太陽能電池板的廢熱從空氣中的水蒸氣中提取液態(tài)水。該系統(tǒng)是集集水/發(fā)電/作物生產(chǎn)于一體的自給自足系統(tǒng)。研究結(jié)果發(fā)表在 2022 年 3 月 1 日的《細(xì)胞報告物理科學(xué)》雜志上。

眾所周知，太陽能效率低下，只有不到 20% 的太陽能撞擊太陽能電池板被轉(zhuǎn)化為電能。其余部分成為發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢熱，進(jìn)一步降低了發(fā)電效率。

研究小組開發(fā)了一種系統(tǒng)，利用這種廢熱來生產(chǎn)水。該系統(tǒng)使用水凝膠，研究小組已經(jīng)研究了一段時間。沸石是高度吸濕的多孔結(jié)構(gòu)，具有相互連接的聚合物結(jié)構(gòu)，可以在內(nèi)部儲存大量的水分子。沸石不需要非常高的溫度來釋放水分。太陽能電池板釋放的廢熱僅比氣溫高出約 50 攝氏度，但這足以從水凝膠中釋放水分子。

開發(fā)的系統(tǒng)可以在兩種模式之間切換。一種是冷卻模式，其中水凝膠始終暴露在外部空氣中。晚上，水凝膠從空氣中吸收水蒸氣，第二天，當(dāng)太陽出來時，太陽能電池板發(fā)出的廢熱釋放水蒸氣。利用熱能冷卻太陽能電池板并提高發(fā)電效率。

在作物生產(chǎn)模式下，水凝膠只在夜間暴露在大氣中，白天密封。夜間收集的水分子在白天蒸發(fā)并凝結(jié)在室內(nèi)，產(chǎn)生液態(tài)水。這種水可用作作物種植設(shè)施的灌溉用水。

在為期三個月的示范實驗中，太陽能電池板在制冷模式下的發(fā)電量增加了高達(dá) 9.9%。此外，在農(nóng)作物生產(chǎn)模式中獲得的水可用于種植大白菜等農(nóng)作物。太陽能電池板產(chǎn)生的電力不用于水生產(chǎn)或植物生長。

該系統(tǒng)可以同時生產(chǎn)兩種重要的資源，水和電，有可能為水/能源/食物的關(guān)系做出貢獻(xiàn)。然而，研究人員表示，最不發(fā)達(dá)國家現(xiàn)階段需要足夠的資金來購買高科技解決方案。在想辦法以低成本安裝它們的同時，他們正在尋求政府和非政府組織的支持，但未來是不確定的。 

原標(biāo)題：沸石太陽能發(fā)電系統(tǒng)在沙漠中可產(chǎn)生水并提高發(fā)電效率