近日，上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院王麗偉教授團(tuán)隊在Nature Reviews Materials上發(fā)表“MOF-ammonia working pairs in thermal energy conversion and storage”評論文章，闡述了金屬有機框架（MOF）—氨工質(zhì)對用于極端氣候下高效制冷與儲熱的優(yōu)勢，總結(jié)了高穩(wěn)定性和高吸附量MOFs的合成策略和性能評價方法，展望了該工質(zhì)對未來的發(fā)展方向。機械與動力工程學(xué)院博士研究生吳韶飛為論文第一作者，王麗偉教授為通訊作者。
由全球溫室效應(yīng)導(dǎo)致的極端氣候頻發(fā)，人們對冷熱量的需求激增，如何在極端氣候下提供大量不依賴于化石燃料的冷熱能，用于室內(nèi)的高效制冷與供熱是目前產(chǎn)學(xué)研界所面臨的重要挑戰(zhàn)之一。熱驅(qū)動的吸附式制冷與儲熱技術(shù)無需消耗高品位電能，其中由吸附質(zhì)與吸附劑組成的工質(zhì)對是該技術(shù)高效應(yīng)用的核心材料。而氨作為一種具有寬工作溫區(qū)和綠色環(huán)保的自然吸附質(zhì)受到關(guān)注。MOF-氨工質(zhì)對因其可調(diào)的吸附勢、主客體相互作用以及多孔結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性，在極端氣候下展示出優(yōu)異的溫度適應(yīng)性。
MOF-氨工質(zhì)對在極端氣候下用于熱能轉(zhuǎn)換和儲存的示意圖
金屬有機框架（MOF）作為一種由金屬節(jié)點和有機配體自組裝形成的具有周期性晶體結(jié)構(gòu)的多孔聚合物，表現(xiàn)出超高的比表面積、巨大的孔體積、可設(shè)計的清晰結(jié)構(gòu)以及極佳的吸附性能，因此在氣體吸附分離、催化、靶向醫(yī)療、傳感、能源等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，MOFs在飽和氨氣氛中的堿穩(wěn)定性和吸附能力等方面，仍難以滿足其在吸附系統(tǒng)中的實際應(yīng)用要求。論文強調(diào)了金屬-有機框架（MOF）-氨工作對在極端氣候下進(jìn)行高效制冷與儲熱的優(yōu)勢，并討論了設(shè)計具有高穩(wěn)定性和高吸附能力的MOFs的合理策略以及未來的發(fā)展方向，這為解決上述挑戰(zhàn)提供了新思路，也為可持續(xù)的冷熱量和氨燃料的靈活管理帶來了機遇。論文得到了國家自然科學(xué)基金杰出青年項目的資助。
高穩(wěn)定性和高吸附量MOFs的合理設(shè)計策略
王麗偉教授團(tuán)隊主要從事吸附制冷、長周期儲熱、ORC發(fā)電、二氧化碳捕集以及液流電池儲電等方面的研究，近年來，主持承擔(dān)了國家杰出青年基金/優(yōu)秀青年基金、國家自然科學(xué)基金重點項目、國家重點研發(fā)計劃項目課題等科研項目十余項，在Nature Reviews Materials, Energy Storage Materials, Small, Chemical Engineering Journal等期刊發(fā)表相關(guān)論文兩百余篇。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41578-023-00593-7
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