水资源作为人类社会中不可或缺的重要资源,是地球上生命存在的重要条件。尽管我国幅员辽阔,水资源总量排世界第四位,但是我国淡水资源人均占有量排世界100多位,是世界上26个严重缺水国家之一,解决水资源的缺乏问题一直是社会热点问题之一。空气中含有大量水资源,却因为现有的利用效率低等问题没有得到很好地利用。为此,本文结合水资源的开发和空气取水设计了一种半导体冷却空气取水装置并进行深入的实验研究。本文先结合空气冷却结露原理,利用半导体制冷片搭建了半导体冷却空气取水系统实验平台。进行了初步试验探究:在60%、70%、80%和90%相对湿度条件下和30 m³/h、50 m³/h和70 m³/h入口空气流量条件下,分别进行了冷凝产水量预实验。实验结果表明在实验中采用的相对湿度和空气流量范围内,冷凝水的产水量随着相对湿度和空气流量的增大而增大。本文重点在于对半导体冷却空气取水系统实验平台的优化改进,在分析了影响实验平台产水量的多种因素中,注重改善半导体制冷片热端散热问题以及冷端翅片表面微观冷凝问题。在制冷片热端搭建回风结构使低温的冷端废气重新利用于热端散热翅片上以增强散热效果。在制冷片冷凝翅片上用纳米sio₂分散液构建疏水表面,增强冷凝表面换热系数。通过对优化后的实验平台进行测试,在不同的大气环境下产水量有50%左右的提升。