其他栏目
探索发现
上海交大王如竹团队研究一种用于空气取水的超吸湿材料的仿生拓扑设计
发布时间:2021-10-28

近日,上海交大机械与动力工程学院制冷与低温工程研究所王如竹教授团队在Elsevier旗下期刊Nano Energy发表了题为“Bioinspired Topological Design of Super Hygroscopic Complex for Cost-effective Atmospheric Water Harvesting”的研究性文章。文章聚焦于吸附式空气取水技术,指出了目前限制吸附式空气取水实际发展的瓶颈问题,阐述了优良吸附剂材料所需具备的关键特性,开发了一种具有类丝瓜络的分层多级孔道结构的超吸湿材料,该材料适用于多地区的被动式空气取水,有望解决离网、偏远等欠发达地区的水资源短缺问题。文章第一作者是博士研究生邓芳芳,通讯作者为王如竹教授。

 

 

图1. 超吸湿复合物的取水示意图

 

水资源短缺和人口增加的矛盾日益严峻,发展高效节能、实用安全的取水技术势在必行。吸附式空气取水技术因其不依赖于水源、可利用低品位能源、轻便洁净等优点,引起了国内外学术界的广泛关注。一系列适用于不同应用场景的新型吸附剂材料应运而生。MOF、COF、水凝胶等新型吸附剂具有良好的吸附性能,但由于其高成本、高污染、高能耗和复杂的制备工艺等,空气取水的实际应用受到了限制。因此,在该领域,亟待开发出一种兼顾性能、成本、可持续发展的新型吸附剂材料,以解决空气取水的实用瓶颈。
文章开发一种满足上述多重优势的吸附剂材料,并通过实验室测试和户外取水实验,验证该吸附剂优越的吸附-解吸性能和整体系统的取水潜力。在RH20-80%的宽工况范围内,该吸附剂可实现0.5-2.5 g g-1的稳定吸湿量;同时在1 kW m-2的太阳强度下可实现1.5 kg m-2 h-1的高解吸速率。通过与已有文献对比,文章对该吸附剂进行技术经济性分析,凸显该材料在性能、成本、节能等多方面的综合优势,为空气取水技术的实际应用提供了可能,可为欠发达的干旱地区提供便宜易得的洁净饮用水。

 

【原文链接】Fangfang Deng , Chenxi Wang , Chengjie Xiang , Ruzhu Wang *. Bioinspired topological design of super hygroscopic complex for cost-effective atmospheric water harvesting, Nano Energy 90 (2021) 106642. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106642

【相关阅读】能源学人解读:上海交大ITEWA团队:一种用于空气取水的超吸湿材料的仿生拓扑设计

供稿:制冷与低温工程研究所    
Copyright © 2016 上海交通大学机械与动力工程学院 版权所有
分享到

Email:sjtume@sjtu.edu.cn
地址:上海市东川路800号上海交通大学闵行校区机械与动力工程学院
邮编:200240