近日，上海交大機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院制冷與低溫工程研究所王如竹教授團(tuán)隊(duì)在Elsevier旗下期刊Nano Energy發(fā)表了題為“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氣取水技術(shù)，指出了目前限制吸附式空氣取水實(shí)際發(fā)展的瓶頸問題，闡述了優(yōu)良吸附劑材料所需具備的關(guān)鍵特性，開發(fā)了一種具有類絲瓜絡(luò)的分層多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)的超吸濕材料，該材料適用于多地區(qū)的被動(dòng)式空氣取水，有望解決離網(wǎng)、偏遠(yuǎn)等欠發(fā)達(dá)地區(qū)的水資源短缺問題。文章第一作者是博士研究生鄧芳芳，通訊作者為王如竹教授。
圖1. 超吸濕復(fù)合物的取水示意圖
水資源短缺和人口增加的矛盾日益嚴(yán)峻，發(fā)展高效節(jié)能、實(shí)用安全的取水技術(shù)勢在必行。吸附式空氣取水技術(shù)因其不依賴于水源、可利用低品位能源、輕便潔凈等優(yōu)點(diǎn)，引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。一系列適用于不同應(yīng)用場景的新型吸附劑材料應(yīng)運(yùn)而生。MOF、COF、水凝膠等新型吸附劑具有良好的吸附性能，但由于其高成本、高污染、高能耗和復(fù)雜的制備工藝等，空氣取水的實(shí)際應(yīng)用受到了限制。因此，在該領(lǐng)域，亟待開發(fā)出一種兼顧性能、成本、可持續(xù)發(fā)展的新型吸附劑材料，以解決空氣取水的實(shí)用瓶頸。
文章開發(fā)一種滿足上述多重優(yōu)勢的吸附劑材料，并通過實(shí)驗(yàn)室測試和戶外取水實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該吸附劑優(yōu)越的吸附-解吸性能和整體系統(tǒng)的取水潛力。在RH20-80%的寬工況范圍內(nèi)，該吸附劑可實(shí)現(xiàn)0.5-2.5 g g-1的穩(wěn)定吸濕量；同時(shí)在1 kW m-2的太陽強(qiáng)度下可實(shí)現(xiàn)1.5 kg m-2 h-1的高解吸速率。通過與已有文獻(xiàn)對(duì)比，文章對(duì)該吸附劑進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析，凸顯該材料在性能、成本、節(jié)能等多方面的綜合優(yōu)勢，為空氣取水技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了可能，可為欠發(fā)達(dá)的干旱地區(qū)提供便宜易得的潔凈飲用水。
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