沸石太阳能发电系统在沙漠中可产生水并提高发电效率

水分子是地球上无处不在的物质。然而，根据联合国的数据，超过 20 亿人无法获得安全的饮用水，超过 23 亿人，即世界人口的 30%，全年没有足够的食物。

沙特阿拉伯皇家阿卜杜拉科技大学 (KAUST) 的研究人员开发了一种系统，该系统利用太阳能电池板的废热从空气中的水蒸气中提取液态水。该系统是集集水/发电/作物生产于一体的自给自足系统。研究结果发表在 2022 年 3 月 1 日的《细胞报告物理科学》杂志上。

众所周知，太阳能效率低下，只有不到 20% 的太阳能撞击太阳能电池板被转化为电能。其余部分成为发电过程中产生的废热，进一步降低了发电效率。

研究小组开发了一种系统，利用这种废热来生产水。该系统使用水凝胶，研究小组已经研究了一段时间。沸石是高度吸湿的多孔结构，具有相互连接的聚合物结构，可以在内部储存大量的水分子。沸石不需要非常高的温度来释放水分。太阳能电池板释放的废热仅比气温高出约 50 摄氏度，但这足以从水凝胶中释放水分子。

开发的系统可以在两种模式之间切换。一种是冷却模式，其中水凝胶始终暴露在外部空气中。晚上，水凝胶从空气中吸收水蒸气，第二天，当太阳出来时，太阳能电池板发出的废热释放水蒸气。利用热能冷却太阳能电池板并提高发电效率。

在作物生产模式下，水凝胶只在夜间暴露在大气中，白天密封。夜间收集的水分子在白天蒸发并凝结在室内，产生液态水。这种水可用作作物种植设施的灌溉用水。

在为期三个月的示范实验中，太阳能电池板在制冷模式下的发电量增加了高达 9.9%。此外，在农作物生产模式中获得的水可用于种植大白菜等农作物。太阳能电池板产生的电力不用于水生产或植物生长。

该系统可以同时生产两种重要的资源，水和电，有可能为水/能源/食物的关系做出贡献。然而，研究人员表示，最不发达国家现阶段需要足够的资金来购买高科技解决方案。在想办法以低成本安装它们的同时，他们正在寻求政府和非政府组织的支持，但未来是不确定的。

来源：沸石百科