近日，能動學(xué)院張華教授團(tuán)隊聯(lián)合上海交通大學(xué)王如竹教授團(tuán)隊在《細(xì)胞》（Cell）子刊《細(xì)胞通訊·物理科學(xué)》（Cell Reports Physical Science）上發(fā)表了《高產(chǎn)量和可擴(kuò)展的蜂窩式吸濕聚合物用于太陽光驅(qū)動的空氣水收集》（High yield and scalable water harvesting of honeycomb hygroscopic polymer driven by natural sunlight）的研究論文，報道了一種基于新型蜂窩凝膠吸附劑PCLG的自然光驅(qū)動的高效空氣取水技術(shù)，證實了其在全球干旱地區(qū)取水的巨大潛能。該論文是我校能動學(xué)院、理學(xué)院與上海交通大學(xué)聯(lián)合研究成果，上理工為第一單位，該論文的第一作者是我校能動學(xué)院青年教師王佳韻，鄧超和、鐘國棟、應(yīng)汶峻等研究生為聯(lián)合作者，張華教授和王如竹教授為共同通訊作者。
PCLG用于空氣取水的概念圖
水資源在人類生產(chǎn)生活中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，然而由于人口增長、全球變暖和水質(zhì)惡化等問題，世界上三分之二的人口面臨淡水短缺問題。太陽能驅(qū)動的吸附式空氣取水技術(shù)可突破地域限制，利用陽光與空氣生產(chǎn)淡水，可實現(xiàn)分布式靈活供水，極具應(yīng)用推廣價值。然而由于成本、能效等諸多因素，材料研究與實際應(yīng)用之間依然存在很大的差距，多數(shù)研究成果仍止步于實驗室。針對這一困境，我校能動學(xué)院制冷低溫創(chuàng)新團(tuán)隊開發(fā)了一種高性能、可拓展的蜂窩式水凝膠基復(fù)合吸附劑，并搭建了一套高集成的空氣取水裝置，完成了從材料到熱力學(xué)優(yōu)化再到裝置的系統(tǒng)性研究。結(jié)果表明通過蜂窩優(yōu)化的PCLG吸附床結(jié)構(gòu)設(shè)計，可大幅降低水蒸氣的滲透阻力，提升床體內(nèi)的傳熱傳質(zhì)能力，為高效的空氣取水提供了理論支撐。
PCLG蜂窩吸附床取水性能及光熱特性
該研究系統(tǒng)呈現(xiàn)了課題組對于空氣取水領(lǐng)域較為全面的研究能力，為材料開發(fā)至應(yīng)用拓展之間構(gòu)筑了橋梁，從而為緩解世界的缺水問題提供了切實可行的解決方案。本研究工作得到國家自然科學(xué)基金青年項目（52006145）、上海市晨光項目（19CG54）、上海市青年英才計劃揚帆項目（20YF1431500）的資助。
據(jù)了解，《細(xì)胞通訊·物理科學(xué)》（Cell Reports Physical Science）是Cell Press出版集團(tuán)推出的高影響力綜合期刊，旨在發(fā)表物理、化學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)以及交叉學(xué)科領(lǐng)域中的重大研究進(jìn)展。
PCLG空氣取水機(jī)組的全球取水應(yīng)用前景
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2022.100954
供稿：能動學(xué)院
