想象一下一个未来，每个家庭都拥有一种设备，即使在干燥或沙漠气候下，也仅依靠太阳的能量就能将家庭所需的所有水排出空气。
未来可能即将来临，本周将演示集水器，该集水器每天仅使用周围的阳光在低至20%的湿度(干旱地区常见水平)的条件下将数升水从空气中抽出。
太阳能收割机由《科学》杂志报道，是由麻省理工学院使用由加利福尼亚大学伯克利分校生产的一种特殊材料(一种金属有机框架或MOF)制成的。
该论文的两位资深作者之一奥马尔·亚吉(Omar Yaghi)说：“这是长期面临的挑战，这是从低湿度的空气中收集水的长期挑战。”是劳伦斯伯克利国家实验室的一名教师。“除了使用额外的能源，目前没有其他方法可以这样做。您在家中的电动除湿机会'产生'非常昂贵的水。”
该原型在湿度为20%到30%的条件下，能够使用一公斤(2.2磅)的MOF在12小时内从空气中抽出2.8升(3夸脱)的水。麻省理工学院的屋顶测试证实该设备可以在实际条件下正常工作。
伯克利全球科学的创始董事Yaghi表示：“未来的一个愿景是让水离网，您可以在家中使用在太阳能环境中运行的设备来提供满足家庭需求的水。”研究所，巴斯夫Kavli能源纳米科学研究院和加利福尼亚研究联盟的联合主任。“对我来说，这将因为这项实验而成为可能。我称其为个性化水。”
Yaghi于20多年前发明了金属有机框架，将诸如镁或铝之类的金属与有机分子以修补玩具的方式结合在一起，形成了刚性，多孔的结构，非常适合存储气体和液体。自那时以来，全球研究人员已经创建了20,000多个不同的MOF。有些装有化学药品，例如氢气或甲烷：巴斯夫化学公司正在Yaghi的MOF中测试天然气卡车中的一种MOF，因为装有MOF的储罐中所含的甲烷是可在压力下泵入空罐的三倍。
其他MOF能够从烟气中捕获二氧化碳，催化加工厂中吸附的化学物质或分离的石油化学物质的反应。
在2014年，Yaghi和他的加州大学伯克利分校的团队合成了结合水蒸气的MOF(锆金属和己二酸的混合物)，他向麻省理工学院的机械工程师Evelyn Wang建议，他们将共同推动MOF的发展。进入集水系统。
Wang和她的学生设计的系统由两磅重的尘埃大小的MOF晶体组成，这些晶体压缩在一个太阳能吸收器和一个冷凝器板之间，并放置在一个对着空气开放的室内。当环境空气通过多孔MOF扩散时，水分子会优先附着在内表面上。X射线衍射研究表明，水蒸气分子通常以八为一组聚集在一起，形成立方体。
通过窗户进入的阳光会加热MOF，并将结合的水驱至冷凝器，冷凝器处于外部空气的温度下。蒸气冷凝成液态水，并滴入收集器中。
Wang说：“这项工作提供了一种从空气中收集水的新方法，这种方法不需要相对高的湿度条件，并且比其他现有技术具有更高的能源效率。”
Yaghi说，这种概念验证收割机还留有很大的改进空间。当前的MOF只能吸收其重量的20%在水中，但是其他MOF材料可能吸收40%或更多。还可以对材料进行调整，使其在较高或较低的湿度下更有效。
他说：“不仅是我们制造了一个无源设备，可以坐在那里收集水;我们现在已经奠定了实验和理论基础，以便我们可以筛选其他MOF，可以制造成千上万种MOF，以找到更好的材料。” 。“扩大收获的水量有很大的潜力。现在这只是进一步工程的问题。”
Yaghi和他的团队正在努力改善其MOF，而Wang则继续改善收割系统以产生更多的水。
他说：“要使水一直保持运转，您可以设计一个系统，该系统在夜间吸收水分，在白天吸收水分。” “或者设计太阳能集热器，以更快的速度吸收更多的空气。我们想证明，如果您在沙漠中的某个地方被切断，您将因为这种设备而得以生存。一个人需要每天一罐可乐水。使用该系统，人们可以在不到一个小时的时间内收集到这些东西。”