苏黎世联邦理工学院大楼顶上的先导冷凝器。信用:苏黎世联邦理工学院/伊旺·哈勒淡水在世界许多地方都很稀缺，必须花费巨大的代价才能获得。海洋附近的社区可以为此淡化海水，但这样做需要大量的能源。在远离海岸的地方，实际上唯一剩下的选择是通过冷却来浓缩大气湿度，或者通过同样需要高能量输入的过程，或者通过利用白天和夜晚之间的温度波动的“被动”技术。然而，以目前的被动技术，如露水收集箔，水只能在晚上提取。这是因为太阳在白天加热箔片，这使得冷凝不可能。自冷却和防辐射
苏黎世联邦理工学院的研究人员现在开发了一种技术，这是第一次允许他们24小时不间断地取水，即使在烈日下也没有能量输入。新装置基本上由一个特殊涂层的玻璃面板组成，它既反射太阳辐射，也通过大气将自身的热量辐射到外层空间。因此，它将自身冷却到比环境温度低15摄氏度(59华氏度)。在这块玻璃的下面，空气中的水蒸气凝结成水。这个过程和冬天隔热效果不好的窗户上观察到的一样。
科学家在玻璃上涂上特别设计的聚合物和银层。这种特殊的涂层方法使窗玻璃以特定的波长窗口向外层空间发射红外线，既不被大气吸收，也不反射回窗玻璃。该设备的另一个关键要素是一个新型锥形辐射屏蔽。它很大程度上偏转了来自大气的热辐射，屏蔽了玻璃免受太阳辐射，同时允许设备向外辐射上述热量，从而完全被动地自冷却。
接近理论最佳值
在苏黎世一座ETH大楼的屋顶上对这种新设备在现实条件下进行的测试表明，这种新技术每天每个区域产生的水至少是目前基于箔片的最佳无源技术的两倍:窗格直径为10厘米的小型先导系统在现实条件下每天输送4.6毫升的水。具有较大窗格的较大设备会相应地产生更多的水。科学家们能够证明，在理想的条件下，他们每小时每平方米玻璃表面可以收获高达0.53分升(约1.8液体盎司)的水。“这接近每小时0.6分升(2.03盎司)的理论最大值，这在物理上是不可能超过的，”伊旺·哈奇勒说。他是苏黎世联邦理工学院热力学教授迪莫斯·波利卡科斯团队的博士生。
其他技术通常需要从表面擦去冷凝水，这需要能量。如果没有这个步骤，很大一部分冷凝水会附着在表面上，无法使用，同时阻碍进一步冷凝。苏黎世联邦理工学院的研究人员在他们的水冷凝器的玻璃下面涂上了一层新型超疏水(极度防水)涂层。这导致冷凝水自行上升、运行或跳下。“与其他技术相比，我们的技术真的可以在没有任何额外能源的情况下运行，这是一个关键优势，”哈奇勒说。
研究人员的目标是为缺水国家，特别是发展中国家和新兴国家开发一种技术。他们说，现在，其他科学家有机会进一步开发这项技术，或者将其与其他方法(如海水淡化)相结合，以提高产量。涂层窗格玻璃的生产相对简单，建造比当前试验系统更大的水冷凝器应该是可能的。类似于太阳能电池的特点是几个模块并排设置，几个水冷凝器也可以并排放置，组成一个大规模的系统。
这项研究发表在科学进展。
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