为高效的空气取水提供理论支撑,能动学院张华教授团队联合科研成果登上《细胞》子刊

时间:2022-06-23浏览:434编辑:董真摄影:    通讯员:设置

近日,能动学院张华教授团队联合上海交通大学王如竹教授团队在《细胞》(Cell)子刊细胞通讯·物理科学》(Cell Reports Physical Science)上发表了《高产量和可扩展的蜂窝式吸湿聚合物用于太阳光驱动的空气水收集》(High yield and scalable water harvesting of honeycomb hygroscopic polymer driven by natural sunlight)的研究论文,报道了一种基于新型蜂窝凝胶吸附剂PCLG的自然光驱动的高效空气取水技术,证实了其在全球干旱地区取水的巨大潜能。该论文是我校能动学院、理学院与上海交通大学联合研究成果,上理工为第一单位,该论文的第一作者是我校能动学院青年教师王佳韵,邓超和、钟国栋、应汶峻等研究生为联合作者,张华教授和王如竹教授为共同通讯作者。

 

 PCLG用于空气取水的概念图


水资源在人类生产生活中发挥着至关重要的作用,然而由于人口增长、全球变暖和水质恶化等问题,世界上三分之二的人口面临淡水短缺问题。太阳能驱动的吸附式空气取水技术可突破地域限制,利用阳光与空气生产淡水,可实现分布式灵活供水,极具应用推广价值。然而由于成本、能效等诸多因素,材料研究与实际应用之间依然存在很大的差距,多数研究成果仍止步于实验室。针对这一困境,我校能动学院制冷低温创新团队开发了一种高性能、可拓展的蜂窝式水凝胶基复合吸附剂,并搭建了一套高集成的空气取水装置,完成了从材料到热力学优化再到装置的系统性研究。结果表明通过蜂窝优化的PCLG吸附床结构设计,可大幅降低水蒸气的渗透阻力,提升床体内的传热传质能力,为高效的空气取水提供了理论支撑。

 

PCLG蜂窝吸附床取水性能及光热特性


该研究系统呈现了课题组对于空气取水领域较为全面的研究能力,为材料开发至应用拓展之间构筑了桥梁,从而为缓解世界的缺水问题提供了切实可行的解决方案。本研究工作得到国家自然科学基金青年项目(52006145)、上海市晨光项目(19CG54)、上海市青年英才计划扬帆项目(20YF1431500)的资助。

据了解,《细胞通讯·物理科学》(Cell Reports Physical Science)是Cell Press出版集团推出的高影响力综合期刊,旨在发表物理、化学、能源科学、材料科学以及交叉学科领域中的重大研究进展。


PCLG空气取水机组的全球取水应用前景


论文链接:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.100954


供稿:能动学院

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