新材料空氣制水設(shè)備RING A10

看點(diǎn)

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(bào)告》，強(qiáng)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(xiǎn)信號(hào)。未來全球水資源供需差距或?qū)⒊掷m(xù)擴(kuò)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(gè)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(hào)，從空氣中高效率提取濕度變?yōu)榧兯瑢?shí)現(xiàn)不受水源限制、便攜可移動(dòng)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(jì)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(gè)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)模化、集中式的，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(duì)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(duì)，團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)不受水源限制、便攜可移動(dòng)的清潔水大量制取，是解決人類飲水短缺危機(jī)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)模化制備的石墨烯界面熱水蒸發(fā)材料；進(jìn)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(jī)設(shè)計(jì)，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抑扑^程不受水源限制且便攜可移動(dòng)，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(tái)（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(shí)生產(chǎn)1L純水。在15%RH（相對(duì)濕度）條件下每天運(yùn)行數(shù)十個(gè)循環(huán)，產(chǎn)水量為5.8～16.5L/kg；在30%RH條件下運(yùn)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(jí)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(shí)還存在高能源消耗、低能源轉(zhuǎn)換效率的痛點(diǎn)。在此背景下，弘潤科技研發(fā)了納米級(jí)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(jìn)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(jìn)高分子分層多孔結(jié)構(gòu)，能夠提供擴(kuò)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(jìn)的A1和自主機(jī)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(jià)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(jì)，通過微結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)，吸濕材料和導(dǎo)濕材料的復(fù)合體系均勻化配方設(shè)計(jì)，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(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)合驅(qū)動(dòng)高效率治水能力，綜合固定成本下降60%。團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了超過1萬個(gè)循環(huán)測試，實(shí)際工況下時(shí)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(jì)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(jī)器運(yùn)行所需的電能。光伏板將光能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存在移動(dòng)電源內(nèi)，電源再驅(qū)動(dòng)機(jī)器的運(yùn)行。模塊化設(shè)計(jì)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(duì)不同的使用場景。可折疊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(huì)（原中國扶貧基金會(huì)）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(zèng)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(xiàng)目獲得了中外媒體的廣泛報(bào)道，獲得了外交部、鄉(xiāng)村振興局等多部門的高度認(rèn)可，未來希望在非洲幫助1000萬人解決凈水短缺問題。