沙特科学家利用一种独特的水凝胶，发明了一个太阳能驱动的系统。在沙漠中，该系统展示了在发电的同时，如何利用空气中的水成功种植菠菜。
近日，在发表于《细胞报告—物理科学》的研究论文中，阿卜杜拉国王科技大学的研究人员通过概念验证设计，提供了一种可持续、低成本的策略，以改善干旱气候地区人们的食物和水安全。
“世界上仍有部分人口没有获得干净的水和绿色能源，其中很多人生活在农村和干旱或半干旱气候地区。”论文通讯作者、阿卜杜拉国王科技大学环境科学与工程系教授王鹏说，“我们设计的系统在产生清洁能源的同时从空气中提取水，适用于沙漠和海洋岛屿等偏远地区的分散、小规模农场。”
该系统是“一种自给自足、太阳能驱动的集成水、电、作物联合生产系统”，被称为WEC2P。其由涂有水凝胶的太阳能电池板组成，水凝胶是一种柔软的亲水聚合物。王鹏团队在之前的研究中开发了这种水凝胶，可以有效吸收周围空气中的水蒸气，并在加热时释放出水分。
涂有水凝胶的太阳能电池板被安装在一个巨大的金属盒子的顶部，金属盒子收集空气中的水蒸气，并将其凝结成水，用于灌溉农作物。另外，水凝胶通过吸收热量和降低电池板的温度，将太阳能电池板的发电效率提高了9%。
去年6月，沙特阿拉伯的天气非常炎热，王鹏团队利用WEC2P进行了为期两周的植物生长试验。他们只用从空气中收集的水来灌溉60颗种植在植物生长箱中的菠菜种子。
在试验过程中，这块与学生课桌桌面大小相似的太阳能电池板共产生了1519瓦特/小时的电力（几乎足以为一个白炽灯泡供电24小时），60颗菠菜种子中有57颗发芽，正常生长至18厘米。总的来说，在两周时间内，大约有2升水从水凝胶中冷凝出来。
“确保地球上每个人都能获得清洁饮水并负担得起清洁能源，是联合国可持续发展目标的一部分。我们的目标是创建一个清洁能源、水和粮食生产的一体化系统，特别是生产水的部分，使我们的设计有别于当前的农业光伏发电技术。”王鹏表示。
未来，该系统的性能还需进一步大幅提高，并且控制好成本，才能在工业化进程中具有吸引力。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.100781