看點

分布式凈水技術(shù)

DISTRIBUTED WATER PURIFICATION TECHNOLOGY

吸濕高分子材料

MOISTURE ABSORBING POLYMER MATERIALS

低濕度取水標(biāo)準(zhǔn)化

STANDARDIZATION OF LOW HUMIDITY WATER INTAKE

世界氣象組織日前發(fā)布《全球水資源狀況報告》，強調(diào)過去5年來全球河流水位持續(xù)降低，2023年成為近30多年來全球河流水量最少的一年。全球水資源狀況的極端表現(xiàn)，發(fā)出氣候變化加劇的危險信號。未來全球水資源供需差距或?qū)⒊掷m(xù)擴大，人類正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。新材料空氣制水設(shè)備RING A10是一款功能吸濕高分子材料和人工智能算法高度融合的智能產(chǎn)品，能夠在全球超過兩百個國家地區(qū)非標(biāo)溫濕度下連續(xù)穩(wěn)定制取安全飲用水，具備超過3～5L/kWh的制水效率，覆蓋從10～2000L/天的系列型號，從空氣中高效率提取濕度變?yōu)榧兯?，實現(xiàn)不受水源限制、便攜可移動的清潔水大量制取，甚至在沙漠中也可以制水。

根據(jù)聯(lián)合國數(shù)據(jù)，目前全世界有20億～30億人身處缺水困境。在過去的40年中，全球用水量以每年約1%的速度增長。預(yù)計直到2050年，全球用水量仍將以類似速度繼續(xù)增長，一年中至少一個月面臨缺水問題的人口將從目前的36億增至50億人以上。

常見的凈水技術(shù)是規(guī)?；⒓惺降?，往往需要高度的城鎮(zhèn)化率支撐，而全世界目前有接近40億人是脫離城鎮(zhèn)化的狀態(tài)，更需要分布式的凈水技術(shù)創(chuàng)新。針對全球清潔水嚴(yán)重短缺的世界性難題，由清華大學(xué)長江學(xué)者特聘教授領(lǐng)銜，清華大學(xué)博士帶隊，團隊經(jīng)過長期深入研究，深度開發(fā)全球領(lǐng)先的空氣集水技術(shù)，通過自研量產(chǎn)的界面功能新材料實現(xiàn)不受水源限制、便攜可移動的清潔水大量制取，是解決人類飲水短缺危機的新方向。通過多因素全面研究，形成系統(tǒng)性的材料調(diào)控策略，開發(fā)更高性能的、可規(guī)?；苽涞氖┙缑鏌崴舭l(fā)材料；進一步通過全面分析蒸發(fā)－凝結(jié)－收集過程中關(guān)鍵參數(shù)，優(yōu)化清潔水生產(chǎn)樣機設(shè)計，提升清潔水收集效率，構(gòu)建新一代更高效清潔水生產(chǎn)裝置。設(shè)備從空氣中高效提取濕度變?yōu)榧兯?，且制水過程不受水源限制且便攜可移動，甚至在沙漠中也可以集水。

RING A 10 作為弘潤科技推出全球首臺（套）具備廣泛通用性能力的空氣集水產(chǎn)品，容量在10～20升，可以做到在濕度低于30%的條件下，每小時生產(chǎn)1L純水。在15%RH（相對濕度）條件下每天運行數(shù)十個循環(huán)，產(chǎn)水量為5.8～16.5L/kg；在30%RH條件下運行產(chǎn)水量為13.3～25.8L/kg。

從技術(shù)原理角度，傳統(tǒng)制水技術(shù)比如反滲透、多級蒸餾技術(shù)面臨諸多問題，如過濾系統(tǒng)極容易堵塞，導(dǎo)致維修成本過高。同時還存在高能源消耗、低能源轉(zhuǎn)換效率的痛點。在此背景下，弘潤科技研發(fā)了納米級吸濕新材料，利用環(huán)境空氣中水蒸氣壓與吸附劑表面水蒸氣壓的差值進行水分吸附和解吸。該材料由吸濕鹽與高分子聚合物基質(zhì)構(gòu)成，具有促進高分子分層多孔結(jié)構(gòu)，能夠提供擴大的吸附劑－空氣界面，以及快速的水蒸氣傳遞途徑。

使用先進的A1和自主機器人系統(tǒng)高通量篩選材料體系，其中一類材料為水吸附材料，將其應(yīng)用于空氣制水產(chǎn)品，有極好的產(chǎn)品性價比效果。使用光－熱－焓轉(zhuǎn)換能量形式和吸附－解吸附材料系統(tǒng)的巧妙設(shè)計，通過微結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計，吸濕材料和導(dǎo)濕材料的復(fù)合體系均勻化配方設(shè)計，解決低濕度取水的標(biāo)準(zhǔn)化問題。功能納米材料復(fù)合吸濕材料連續(xù)吸附空氣制水，新材料+空氣熱泵機械結(jié)構(gòu)復(fù)合驅(qū)動高效率治水能力，綜合固定成本下降60%。團隊進行了超過1萬個循環(huán)測試，實際工況下時間穩(wěn)定性超過1000天，吸濕性能超過1.6g/gh（30%RH，15℃）。

RING A10的低能耗設(shè)計使其生產(chǎn)5kg水只需要消耗1～2kWh的電量。而在戶外或資源極度匱乏的地區(qū)，A10光電模塊能夠提供機器運行所需的電能。光伏板將光能轉(zhuǎn)化成電能儲存在移動電源內(nèi)，電源再驅(qū)動機器的運行。模塊化設(shè)計的光伏板擁有不同規(guī)格，可自由組合，搭配出不同功率的光伏板以應(yīng)對不同的使用場景?？烧郫B的光伏板方便車載攜帶，并提供多種功率組合搭配以適應(yīng)不同的使用需求。

2022年6月，弘潤科技聯(lián)合中國鄉(xiāng)村發(fā)展基金會（原中國扶貧基金會）及清華大學(xué)中非領(lǐng)導(dǎo)力中心，獲得了埃塞前第一夫人羅曼·塔斯法耶的支持，向埃塞俄比亞捐贈了一批空氣制水設(shè)備，在埃塞俄比亞南方州多所小學(xué)成功發(fā)放，為數(shù)千名埃塞俄比亞小學(xué)生帶來清潔飲水。項目獲得了中外媒體的廣泛報道，獲得了外交部、鄉(xiāng)村振興局等多部門的高度認可，未來希望在非洲幫助1000萬人解決凈水短缺問題。