有空氣就能有水喝！在上海交通大學(xué)閔行校區(qū)“未來花園”實(shí)景生態(tài)空間，一套全域空氣取水系統(tǒng)正式亮相——潮濕空氣被緩緩吸入，清澈的飲用水從出口流出，這并非魔術(shù)，而是上海交大教授“能源-水-空氣”創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)（ITEWA）的技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)落地應(yīng)用。

“大氣中含有大量水，原則上一立方米空氣含10克-20克水，潮濕條件甚至達(dá)30克水。空氣取水就是把水蒸氣捕集起來，冷凝成液態(tài)水。”團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜人王如竹教授解釋。

位于上海交大的“空氣取水”設(shè)備 攝影：陶磊

能源巧妙轉(zhuǎn)化，有氣就有水

原理看似簡單，但要將這份“隱形資源”真正用好，就得算好“能效賬”來設(shè)計(jì)技術(shù)路線。

如上海等亞熱帶季風(fēng)氣候地區(qū)，年平均相對(duì)濕度約70%-80%，夏季高溫高濕時(shí)段濕度可達(dá)90%，設(shè)備采用冷凝技術(shù)取水。該技術(shù)原理類似空調(diào)制冷產(chǎn)生冷凝水，通過精準(zhǔn)控溫讓空氣中的水蒸氣在冷卻表面凝結(jié)成水珠，再匯集回收，團(tuán)隊(duì)的“冷凝強(qiáng)化+能量回收”大幅降低了制水能耗。以上海交大的設(shè)備為例，每消耗1度電（1kWh）可產(chǎn)出約3-3.8升飲用水，相當(dāng)于12-15杯250毫升安全健康的飲用水，經(jīng)濟(jì)且環(huán)保。針對(duì)廣州、深圳等南方濕潤城市，以及東南亞、南美雨林等高溫高濕地區(qū)取水效率更高。

針對(duì)內(nèi)蒙古、新疆、甘肅等北方干旱地區(qū)（年平均濕度30%-50%）和中東沙漠國家，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)高性能吸附材料吸附空氣中的水分子，再通過加熱讓吸附材料釋放出高濃度水蒸氣，進(jìn)而冷凝成水。以新疆烏魯木齊為例，冬季平均濕度為40%，溫度為-10℃至5℃，一臺(tái)設(shè)備日均產(chǎn)水可達(dá)50升，可滿足20-50人的日常飲水需求，解決干旱地區(qū)“靠天吃水”的難題。

而面對(duì)45℃高溫或0℃低溫、空氣濕度僅10%的條件，團(tuán)隊(duì)正以熱泵耦合吸附吸收技術(shù)，為沙漠油田開采基地、高海拔邊防哨所等極端場(chǎng)景提供生命保障用水方案。目前進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室小試階段，設(shè)備在撒哈拉沙漠或青藏高原部分地區(qū)仍能高效運(yùn)轉(zhuǎn)，預(yù)計(jì)2026年完成產(chǎn)品樣機(jī)測(cè)試。

“我們還想將空氣取水技術(shù)應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)。”王如竹介紹，在太陽能驅(qū)動(dòng)的集裝箱農(nóng)場(chǎng)內(nèi)，植物蒸騰的水分有75%-80%可被回收再利用，空氣取水供應(yīng)作物生長所需的水分，形成一個(gè)閉環(huán)水循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水的垂直農(nóng)業(yè)模式。

位于上海交大的“空氣取水”設(shè)備 攝影：陶磊

技術(shù)落地應(yīng)用，從家庭到沙漠

王如竹教授是制冷與低溫工程、熱泵與熱濕調(diào)控領(lǐng)域的國際知名學(xué)者，入選全球高被引學(xué)者，獲全球能源獎(jiǎng)，他帶領(lǐng)的ITEWA團(tuán)隊(duì)致力于“能源-水-空氣”交叉領(lǐng)域的前沿研究，近年來在《自然》主刊、《科學(xué)》多個(gè)子刊等頂級(jí)期刊上發(fā)表多篇高水平論文。“從空氣中獲取飲用水，是人類應(yīng)對(duì)水資源分布不均的終極夢(mèng)想之一。”團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的高性能吸附材料比傳統(tǒng)材料吸水效率提升3倍以上，優(yōu)化的吸附模塊傳熱傳質(zhì)效率提高50%，創(chuàng)新的能量回收設(shè)計(jì)將能耗降低至行業(yè)平均水平的一半。“做科研需要頂天立地！我們的研究既要能發(fā)表在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上，更要能解決實(shí)際問題。”他說。

王如竹教授

依托團(tuán)隊(duì)“空氣取水”的前沿成果，孵化愛摩威爾科技（上海）有限公司，核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)均來自上海交大ITEWA團(tuán)隊(duì)，確保技術(shù)轉(zhuǎn)化保留科研核心優(yōu)勢(shì)，同時(shí)依托企業(yè)市場(chǎng)化經(jīng)驗(yàn)快速響應(yīng)不同場(chǎng)景需求，真正實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室成果到市場(chǎng)化應(yīng)用跨越。

產(chǎn)品圖

針對(duì)不同地區(qū)和用水場(chǎng)景，目前已研發(fā)云澤、云瀾、云泓等系列產(chǎn)品。例如針對(duì)家用辦公場(chǎng)景智慧水吧，無需依賴自來水管道，直接接入電源就能持續(xù)產(chǎn)出飲用水；在上海等地區(qū)，可日產(chǎn)量20升，滿足10-15人辦公飲水需求，且能耗僅7.6-8度電。針對(duì)園區(qū)、海島等戶外場(chǎng)景，離網(wǎng)戶外直飲水站可實(shí)現(xiàn)“零基建”，采用太陽能驅(qū)動(dòng)，無需電網(wǎng)和水管，單臺(tái)設(shè)備日均產(chǎn)水50升，能滿足100人以上臨時(shí)飲水需求。還有日產(chǎn)量可達(dá)1.6噸的戶外大型工程級(jí)制水平臺(tái)，也可以成為區(qū)域制水中心，為海島酒店、小型社區(qū)、工程中心、工業(yè)園區(qū)、應(yīng)急救災(zāi)等場(chǎng)景提供安全健康的飲用水，每天能滿足800人以上的日常飲水需求。此外還有能在低濕度干旱地區(qū)穩(wěn)定取水的設(shè)備，日均產(chǎn)水可達(dá)50升。

值得一提的是，愛摩威爾的AquaGuardNEX凈鮮科技，將HEPA空濾、RO反滲透等傳統(tǒng)過濾殺菌技術(shù)，與低溫速冷抑菌、全域水循環(huán)保鮮技術(shù)相結(jié)合，徹底解決了直飲水設(shè)備“頭杯水”水質(zhì)不佳、口感變差的行業(yè)痛點(diǎn)，確保產(chǎn)出的飲用水隨時(shí)鮮活安全。愛摩威爾聯(lián)合創(chuàng)始人、通用凈水科技集團(tuán)（GWT）董事長王鐵說：“我們不僅要推出產(chǎn)品，還要聯(lián)合產(chǎn)業(yè)伙伴，共同定義并構(gòu)建覆蓋全球的空氣取水生態(tài)系統(tǒng)。這背后蘊(yùn)含著千億級(jí)市場(chǎng)的巨大商業(yè)機(jī)遇，也有實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)價(jià)值。”

原標(biāo)題：《沙漠也能榨出“空氣水”！上海交大團(tuán)隊(duì)研發(fā)空氣取水飲水機(jī)已上貨架》

欄目編輯：陸梓華

本文作者：新民晚報(bào) 易蓉

陶磊 上海交大