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                上海交大ITEWA團隊在超高性◥能太陽能驅動空氣取水研究上取得新成果

                發布時間:2021-10-11

                近日,上海交大制冷與成效低溫九五至尊旧网址欢迎光临研究所王如竹教授和李廷賢研究員領銜的能源-水-空氣ITEWA創新團隊(Innovative Team for Energy, Water & Air)在能源環境領枉法域期刊Energy & Environmental Science上發表了題】目為“Ultrahigh solar-driven atmospheric water production enabled by scalable rapid-cycling water harvester with vertically aligned nanocomposite sorbent”的交叉學科研究論文。論文第一作者是制冷與低溫九五至尊旧网址欢迎光临研究所博士举办研究生許嘉興、李廷賢研√究員和博士研究生嚴泰森,通訊作者是李廷賢研究員和王如竹教授。

                 

                文章從吸附材料開發與合成、材料與器件傳熱傳質強化、空氣取水裝置循環工作策略設計鱼龙曼羡等多個角度對空氣取水進行了全面的創新與性能直陈提升,提出了一種垂直陣列的石墨烯水凝膠復合温卡萨吸附材料(LiCl@rGO-SA),設計構建了可實現快速連續循環的新型空氣取水裝置,通過吸◥附材料和取水裝置的創新突破實現了太陽能驅動的超高空暗影迷雾氣取水量。

                 

                圖1 垂直陣列石墨烯水凝膠基復合吸附劑(LiCl@rGO-SA)的合成與結構表大勇征

                 

                文章采用一維冷凍定向成型和鹽負載的方法播讲制備的 LiCl@rGO-SA具備良好的垂直定向孔結構、極大的孔體積和梯級孔徑分布。基質材料的高ζ孔體積有助於負載較高比男孩例的鹽從而獲得高的吸附能力,同時高孔體積賦予吸附材料良好的液態礼服衬衣水儲存能力和循環穩定性。由於多孔基質的高孔隙率和極高孔』體積,采用10%質量濃度本古斯的LiCl溶液浸泡制↙備的LiCl@rGO-SA具有非常高的鹽負載量(78wt%),在15%RH和30%RH的低濕度條件下,實現了高達1.01 g/g和1.52 g/g的吸附量,且材料具備良好的循環工作穩定性。

                 

                圖2快速循環連續空氣取◥水器的設計與優化

                 

                為了解決傳統間歇式空氣取水★器工作過程中吸附階段不能產水的弊嗓子端和單日僅能實現單次吸附-解吸取水循環的局限,文章開發設計了一種采用多吸附床切換式的益斋金石文存連續空氣取水策略。引入∴強制對流,一方面強走亲戚化了水分子從環境傳輸至吸附劑用人之道孔道的傳質速率,另一方面帶走了吸附劑吸附產生哨兵的蜥蜴皮裤的吸附熱,從而促進了吸附劑的吸附速率,同時流經冷凝器翅片帶走了黑暗之矛水蒸氣釋放的冷凝陪侍熱,一舉多得實現了空氣取水裝↙置的傳熱傳質協同強化。文章構现成建的半主動式快速循環連續空氣取水器可追风掣电以實現一天8次的吸附-脫附取水循環,室內太因格瓦尔的巨石斧陽能模擬工況下取水量達到2120 mLwater/kgsorbent/day,戶外低濕度工況的太陽能取水實驗表挟天子以令诸侯明在超過35°C的高溫外界環境中實現了1050 mLwater/kgsorbent/day的取水量。該工作為實現属性緊湊、便攜、規模化的高效空凿坏而遁氣取水器提供了新思路。

                 

                研究工作得到了國漆封家自然科學基金、國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金創新研究群體項目的資助。

                 

                王如竹教授領銜的ITEWA團芳草隊近年來在Joule、Energy & Environmental Science、Advanced Material、ACS Energy Letters、Angewandte Chemie-Int Ed、ACS Central Science、Matter、Nano Energy、Energy Storage Materials等期刊上發表了20余篇論文,該團隊致力於解決能源、水、空氣交叉領域的前沿基礎性科學問題和關鍵星焰技術,旨在通過學科交叉實現材料-器件-系統層面的整體解決方案,推動相關領域取得突破性進展。

                 

                論文鏈接:

                報道鏈接:
                 

                供稿:制冷與低溫九五至尊旧网址欢迎光临研究所    
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