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%，全年都没有足够的食物。
沙特阿拉伯皇家阿卜杜拉科技大学(KAUST)研究人员开发了一个系统，利用太阳能电池板的余热从空气中的水蒸气中提取液体水。该系统是一个集水/发电/作物生产为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，太阳能的效率很低。只有不到20%的太阳能撞击太阳能电池板并将其转化为电能。其余部分成为发电过程中产生的余热，进一步降低了发电效率。
研究小组开发了一个利用这种废热产生水的系统。该系统使用水凝胶，研究小组已经研究了一段时间。沸石是一种高吸湿性的多孔结构，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。沸石不需要很高的温度来释放水。太阳能电池板释放的余热仅比温度高50摄氏度左右，但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，其中水凝胶总是暴露在外部空气中。晚上，水凝胶从空气中吸收水蒸气。第二天，当太阳出来时，太阳能电池板释放水蒸气。利用热能冷却太阳能电池板，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，并在白天密封。夜间收集的水分子在白天蒸发并在室内凝结，产生液态水。这种水可以用作作物种植设施的灌溉水。
在为期三个月的示范实验中，制冷模式下太阳能电池板的发电量增加了9.9%。此外，从作物生产模式中获得的水可用于种植大白菜和其他作物。太阳能电池板不用于水生产或植物生长。
该系统可以同时产生两种重要资源，水和电，这可能有助于水/能源/食品之间的关系。然而，研究人员表示，在现阶段，最不发达国家需要足够的资金来购买高科技解决方案。他们正在寻求政府和非政府组织的支持，同时试图以低成本安装它们，但未来是不确定的。
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