新材料空气制水设备RING A10

看点

分布式净水技术

DISTRIBUTED WATER PURIFICATION TECHNOLOGY

吸湿高分子材料

MOISTURE ABSORBING POLYMER MATERIALS

低湿度取水标准化

STANDARDIZATION OF LOW HUMIDITY WATER INTAKE

世界气象组织日前发布《全球水资源状况报告》，强调过去5年来全球河流水位持续降低，2023年成为近30多年来全球河流水量最少的一年。全球水资源状况的极端表现，发出气候变化加剧的危险信号。未来全球水资源供需差距或将持续扩大，人类正面临着严峻的挑战。新材料空气制水设备RING A10是一款功能吸湿高分子材料和人工智能算法高度融合的智能产品，能够在全球超过两百个国家地区非标温湿度下连续稳定制取安全饮用水，具备超过3～5L/kWh的制水效率，覆盖从10～2000L/天的系列型号，从空气中高效率提取湿度变为纯水，实现不受水源限制、便携可移动的清洁水大量制取，甚至在沙漠中也可以制水。

根据联合国数据，目前全世界有20亿～30亿人身处缺水困境。在过去的40年中，全球用水量以每年约1%的速度增长。预计直到2050年，全球用水量仍将以类似速度继续增长，一年中至少一个月面临缺水问题的人口将从目前的36亿增至50亿人以上。

常见的净水技术是规模化、集中式的，往往需要高度的城镇化率支撑，而全世界目前有接近40亿人是脱离城镇化的状态，更需要分布式的净水技术创新。针对全球清洁水严重短缺的世界性难题，由清华大学长江学者特聘教授领衔，清华大学博士带队，团队经过长期深入研究，深度开发全球领先的空气集水技术，通过自研量产的界面功能新材料实现不受水源限制、便携可移动的清洁水大量制取，是解决人类饮水短缺危机的新方向。通过多因素全面研究，形成系统性的材料调控策略，开发更高性能的、可规模化制备的石墨烯界面热水蒸发材料；进一步通过全面分析蒸发－凝结－收集过程中关键参数，优化清洁水生产样机设计，提升清洁水收集效率，构建新一代更高效清洁水生产装置。设备从空气中高效提取湿度变为纯水，且制水过程不受水源限制且便携可移动，甚至在沙漠中也可以集水。

RING A 10 作为弘润科技推出全球首台（套）具备广泛通用性能力的空气集水产品，容量在10～20升，可以做到在湿度低于30%的条件下，每小时生产1L纯水。在15%RH（相对湿度）条件下每天运行数十个循环，产水量为5.8～16.5L/kg；在30%RH条件下运行产水量为13.3～25.8L/kg。

从技术原理角度，传统制水技术比如反渗透、多级蒸馏技术面临诸多问题，如过滤系统极容易堵塞，导致维修成本过高。同时还存在高能源消耗、低能源转换效率的痛点。在此背景下，弘润科技研发了纳米级吸湿新材料，利用环境空气中水蒸气压与吸附剂表面水蒸气压的差值进行水分吸附和解吸。该材料由吸湿盐与高分子聚合物基质构成，具有促进高分子分层多孔结构，能够提供扩大的吸附剂－空气界面，以及快速的水蒸气传递途径。

使用先进的A1和自主机器人系统高通量筛选材料体系，其中一类材料为水吸附材料，将其应用于空气制水产品，有极好的产品性价比效果。使用光－热－焓转换能量形式和吸附－解吸附材料系统的巧妙设计，通过微结构工艺设计，吸湿材料和导湿材料的复合体系均匀化配方设计，解决低湿度取水的标准化问题。功能纳米材料复合吸湿材料连续吸附空气制水，新材料+空气热泵机械结构复合驱动高效率治水能力，综合固定成本下降60%。团队进行了超过1万个循环测试，实际工况下时间稳定性超过1000天，吸湿性能超过1.6g/gh（30%RH，15℃）。

RING A10的低能耗设计使其生产5kg水只需要消耗1～2kWh的电量。而在户外或资源极度匮乏的地区，A10光电模块能够提供机器运行所需的电能。光伏板将光能转化成电能储存在移动电源内，电源再驱动机器的运行。模块化设计的光伏板拥有不同规格，可自由组合，搭配出不同功率的光伏板以应对不同的使用场景。可折叠的光伏板方便车载携带，并提供多种功率组合搭配以适应不同的使用需求。

2022年6月，弘润科技联合中国乡村发展基金会（原中国扶贫基金会）及清华大学中非领导力中心，获得了埃塞前第一夫人罗曼·塔斯法耶的支持，向埃塞俄比亚捐赠了一批空气制水设备，在埃塞俄比亚南方州多所小学成功发放，为数千名埃塞俄比亚小学生带来清洁饮水。项目获得了中外媒体的广泛报道，获得了外交部、乡村振兴局等多部门的高度认可，未来希望在非洲帮助1000万人解决净水短缺问题。