新的太阳能电池板设计利用浪费的能源从空气中获取水

基本上，这个独立的系统将太阳能电池板铺设在可以收集空气中水蒸气的特殊凝胶上。一旦来自电池板的剩余热量接触到凝胶，该物质就会释放出一种雾气，进入一个金属盒。在该容器中，气体被凝结成水滴。

该团队的动机是为偏远地区，特别是干燥气候地区的居民提供廉价、清洁和离网的能源和水。

沙特阿卜杜拉国王科技大学的环境工程师王鹏在一份声明中说：“我们的目标是创建一个清洁能源、水和食物生产的综合系统，特别是我们设计中的水创造部分，这使我们与目前的农业光伏技术不同。”王鹏是周二发表在《细胞报告物理科学》杂志上的关于这项发明的研究的高级作者。

在几乎按需生产水的过程中，这些电池板正在解决几个紧迫的全球健康问题。Our World In Data2019年的一份报告指出，不安全的水每年导致惊人的123万人死亡，尤其是生活在贫困中的人。该网站指出，截至2020年，四分之一的人仍然无法获得清洁的饮用水。

除此之外，气候危机还使干旱地区的干旱风险急剧增加，直接危及到农业生产。去年年底，联合国提请注意马达加斯加因严重干旱而造成的作物破坏，甚至认为这场灾难可能导致世界上第一次由气候变化引起的饥荒。

“确保地球上的每个人都能获得清洁的水和负担得起的清洁能源是联合国制定的可持续发展目标的一部分，”王鹏说。“我希望我们的设计可以成为一个分散的电力和水系统，为家庭提供照明，为农作物浇水。”

王鹏团队设计的太阳能电池板系统包括几个层次。

首先，太阳能电池板被置于水凝胶之上，这种物质以其保水能力而闻名。例如，隐形眼镜也是用水凝胶制成的。这种柔软的、可弯曲的塑料状材料有助于保持镜片上的薄膜湿润--这样，你的眼睛就不会受到刺激了。

在他们的发明中，研究人员开发了一种特殊类型的水凝胶，它可以从周围的空气中吸入水蒸气，并将其保持在里面，然后在加热时将其释放出来。在这种情况下，热源是太阳能电池板多余的、通常是"浪费"的能量。

一旦加热，凝胶开始释放水蒸气，下面的一个大金属盒收集气体并将其冷凝成真正的水滴。作为一项奖励，该研究称水凝胶将太阳能电池板的效率提高了近10%。这是因为在吸收面板的多余热量时，它降低了它们的温度。

为了证明其原理，研究人员建立了一个原型系统，并在沙特阿拉伯天气非常炎热的时候将其投入使用了两周。

他们使用的太阳能电池板大约有一张教室课桌那么大，总共产生了1519瓦时的电力，就背景而言，这大约足够驱动一辆特斯拉行驶7英里。它还从空气中创造了大约两升的水。

这两升水被用来灌溉种植在塑料箱中的60颗水菠菜种子。据研究人员称，60颗中有57颗发了芽，并长到了正常的7英寸（18厘米）。接下来，王鹏和同事们打算扩大他们的模型，以便它能产生更多的电力和水含量。

王鹏说：“世界上仍有一部分人口无法获得清洁水或绿色电力，其中许多人生活在气候干旱或半干旱的农村地区。我们的设计利用本来被浪费的清洁能源从空气中制造水，适合在沙漠和海洋岛屿等偏远地区建立分散的小规模农场。”