沙特阿拉伯的科学家们使用一种独特的水凝胶创建了一个太阳能驱动系统，该系统在发电的同时利用空气中的水成功种植菠菜。3月1日在《细胞报告物理科学》杂志上描述的概念验证设计提供了一种可持续的低成本战略，以改善生活在干旱气候地区的人们的粮食和水安全。
“世界上仍有一小部分人口无法获得清洁水或绿色能源，其中许多人生活在气候干旱或半干旱的农村地区，”资深作者、环境科学与工程教授王鹏说在阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)。“我们的设计使用可能被浪费的清洁能源从空气中提取水，适用于沙漠和海洋岛屿等偏远地区的分散式小型农场。”
该系统名为WEC2P，由放置在水凝胶层顶部的太阳能光伏板组成，水凝胶层安装在大型金属盒顶部以冷凝和收集水。Wang和他的团队在之前的研究中开发了这种水凝胶，该材料可以有效地吸收环境空气中的水蒸气，并在加热时释放出水分。
研究人员在发电时利用太阳能电池板的废热将吸收的水从水凝胶中排出。下面的金属盒收集蒸汽并将气体冷凝成水。或者，水凝胶通过吸收热量和降低面板温度，将太阳能光伏面板的效率提高了9%。
该团队于6月在沙特阿拉伯使用WEC2P进行了为期两周的植物生长测试，当时天气非常炎热。他们使用仅从空气中收集的水来灌溉种植在塑料植物种植箱中的60颗空心菜种子。在整个实验过程中，这块大小与学生课桌相近的太阳能电池板，总共产生了1,519瓦时的电力，60颗空心菜种子中有57颗发芽并正常生长至18厘米。在两周的时间里，总共从水凝胶中冷凝了大约2升水。
“我们的目标是创建一个清洁能源、水和食品生产的集成系统，尤其是我们设计中的造水部分，这使我们与当前的农业光伏技术区分开来，”王说。为了将概念验证设计转化为实际产品，该团队计划制造一种更好的水凝胶，可以从空气中吸收更多的水分。
“确保地球上的每个人都能获得清洁水和负担得起的清洁能源是联合国设定的可持续发展目标的一部分，”王说。“我希望我们的设计可以成为一个分散的电力和供水系统，用于照亮家庭和浇灌作物。”
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