《综述:大气集水方法——未来供水的必然之路》

  • 来源专题:水环境治理与保护
  • 编译者: 王阳0
  • 发布时间:2023-07-10
  • Highlights

    • systems and methods of atmospheric water harvesting will be studied and compared and then the mechanism of adsorption and desorption in sorption systems will be discussed in detail.

    Abstract:Although science has made great strides in recent years, access to fresh water remains a major challenge for humanity due to water shortage for two-thirds of the world's population. Limited access to fresh water becomes more difficult due to the lack of natural resources of water. Many of these resources are also contaminated by human activities. Many attempts have been made to harvest water from the atmosphere, and condensation systems have received much attention. One of the challenges in generation systems is the high consumption energy of the cooling feed, despite the generation of large amounts of water from the atmosphere. As other airborne contaminants condense with water vapor, the water after harvesting needs to be treated, which adds to construction and maintenance costs. Also, the need for high relative humidity in condensation systems has led scientists to find ways of atmospheric water harvesting at low relative humidity and use renewable energy sources. Sorption systems can absorb atmospheric water without the need for an energy supply and spontaneously. Desiccants such as silica gel and zeolite, due to their high affinity for water, can absorb water vapor in the air through physical or physicochemical bonding, but all of these have slow adsorption kinetics. Therefore, it takes a long time for the water harvesting cycle or they are not able to absorb water at low relative humidity, and others need a lot of energy for the water desorption phase. Metal–Organic Frameworks (MOF) are porous materials that, due to their special structure, are considered the most promising material for atmospheric water harvesting at low relative humidity. MOF-303 has been identified as the most efficient material to date and can harvest 0.7 liters of water per kilogram of MOF-303 at 10% RH and 27 °C. MOFs can harvest atmospheric water even in desert areas using only solar energy, and the water produced is drinkable and does not need to be treated. In this review, systems and methods of atmospheric water harvesting will be studied and compared and then the mechanism of adsorption and desorption in sorption systems will be discussed in detail.

  • 原文来源:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ra/d2ra07733g
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    • 编译者:郭楷模
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    • 通过投资绿色氢,撒哈拉以南非洲可以利用其丰富的可再生能源资源,建立一个有弹性和可持续的能源未来。 在撒哈拉以南的非洲地区,数百万人依靠昂贵且污染严重的柴油发电机,或者完全没有电可用,因为可靠的电力供应仍然是一个重大挑战。离网太阳能解决方案已经成为弥合这一能源缺口的变革性工具。 纳米比亚人力资源公司的经理Julien Karambua说,绿色氢可以为非洲的能源独立之路提供动力。 虽然由于地形复杂和距离城市中心很远,扩大电网基础设施往往成本高昂且不切实际,但分布式能源系统,如离网太阳能解决方案,改善了家庭、企业、医疗保健设施和学校的电力供应,推动了社会经济发展。 然而,太阳能本质上是间歇性的,依赖于阳光的可用性。 能量存储对于确保可靠性至关重要,但传统的电池储能解决方案价格昂贵且需要频繁维护。 改变游戏规则的解决方案 绿色储氢为太阳能的间歇性挑战提供了创新和环境可持续的解决方案。 当太阳能电池板在白天产生多余的电力时,这些能量可以通过电解将水分解成氢和氧。 氢气可以储存起来,然后在需要的时候使用燃料电池将其转化为电能。 与传统电池不同,氢存储不会随着时间的推移而退化,从而允许长期的储能和更大的弹性。 氢技术提供了卓越的可扩展性,使其成为一种灵活的解决方案,可以为从个人家庭到整个社区的任何东西供电。 它最大的优点之一是能够长时间储存能量。与存储容量有限的普通电池不同,氢可以储存能量数周甚至数月,以确保持续供电。 作为一种清洁能源,绿色氢显著减少了对化石燃料的依赖,有助于降低碳排放,支持全球可持续发展目标。 此外,它还通过在阴天和夜间提供可靠的备份来增强能源安全,稳定离网太阳能系统并确保持续运行。 除了环境效益外,氢一体化还可以推动经济增长和创造就业机会。 随着绿色氢项目的扩大,它们在工程、建筑和维护方面创造了就业机会,促进了当地技能的发展,并有助于经济的恢复。 合作共创可持续未来 要释放氢集成太阳能解决方案的全部潜力,投资和支持性政策框架的结合至关重要。 各国政府必须加大力度,提供税收减免和补贴等激励措施,鼓励对氢能源储存的投资。 公私伙伴关系可以推动创新,降低成本,并开发必要的基础设施,包括电解供水系统和储存氢的分配网络。 国际资金也将在启动试点项目方面发挥关键作用,以证明氢技术在非洲的可行性和可扩展性。 这些项目将作为概念的证明,吸引更多的投资并加速采用。 政府、私人投资者和国际组织必须合作,加速向绿色氢动力太阳能系统的过渡。 政策制定者需要建立监管框架,使储氢项目对投资者具有吸引力。 私营公司可以为大型太阳能氢项目提供资金,利用规模经济来降低成本。反过来,国际组织可以提供技术专长、培训计划和财政支持,以确保可持续实施。 将氢能整合到离网太阳能解决方案中不仅仅是一种能源转型。 这是一个推动经济增长、加强能源安全、在非洲各地创造数千个技术岗位的机会。 通过投资绿色氢,撒哈拉以南非洲可以利用其丰富的可再生能源资源,建立一个有弹性和可持续的能源未来。 有了正确的政策和投资,绿色氢可以真正成为未来的燃料,不仅为家庭和企业提供动力,也为该地区的长期发展和繁荣提供动力。
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