4月30日，我院制冷與低溫工程研究所王如竹教授團隊在Cell Press旗下期刊Joule上發(fā)表了題為“A Full-Solid-State Humidity Pump for Localized Humidity Control”的研究論文，提出了一種適用于小空間濕度控制的全固態(tài)“濕泵”，實現(xiàn)了固體制冷和吸附除濕技術(shù)的優(yōu)勢互補。該文第一作者是博士二年級研究生李幫俊，通訊作者是王如竹教授。
傳統(tǒng)除濕技術(shù)在面對微環(huán)境控制需求時，既無法避免過冷/過熱引起的空氣顯熱損失，又難以小型化。同時，現(xiàn)有小型除濕技術(shù)仍面臨能效低、適應(yīng)性差等問題。類比于熱泵可以將熱量從低溫環(huán)境搬運至高溫環(huán)境的功能，文中提出的“濕泵”可以將空氣中的水分從低濕度空間搬運至高濕度空間，從而實現(xiàn)對濕度的主動控制。該文構(gòu)建了系統(tǒng)級的動態(tài)計算模型，同時使用商用熱電模塊和硅膠除濕劑搭建了概念驗證樣機。通過特殊的涂層工藝和緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效降低固態(tài)系統(tǒng)的接觸熱阻與傳質(zhì)阻力。典型工況下的測試結(jié)果優(yōu)于其他已報道的小型除濕系統(tǒng)。此外，該除濕裝置可以有效避免傳統(tǒng)技術(shù)中制冷劑，冷凝水，溶液等產(chǎn)生的副作用，為小空間除濕需求提供了更有潛力的策略。
文章還討論了“濕泵”性能優(yōu)化方向和潛力，展望了新型高效制冷（如電卡制冷）技術(shù)和吸附材料（如MOFs）在該系統(tǒng)中的應(yīng)用前景。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點項目（51336004）和國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金（51521004）的支持。
本文是王如竹教授創(chuàng)建并領(lǐng)導(dǎo)的ITEWA （Innovative Team for Energy, Water & Air）團隊在Joule上發(fā)表的第二篇學(xué)術(shù)論文。該團隊于2018年8月在Joule上發(fā)表聚焦空氣取水的綜述文章，被Joule期刊推薦為2018最受讀者喜歡的論文。ITEWA團隊聚焦能源轉(zhuǎn)換與效率、水及空氣處理等領(lǐng)域的前沿基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)問題，通過學(xué)科交叉分別從材料、器件和系統(tǒng)層面提出整體解決方案，從而推動相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域快速取得突破性進展。
文章鏈接：https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30158-8
Published:April 30, 2019DOI: https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.03.018
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