近日，能動學(xué)院研究生潘煜以第一作者身份在《細(xì)胞》（Cell）旗下刊物《細(xì)胞通訊·物理科學(xué)》（Cell Reports Physical Science）上發(fā)表了題為“一種超級吸濕凝膠用于高效除濕技術(shù)的研究”（An ultra-hygroscopic polymer for high-efficiency dehumidification）的研究論文，報道了一種基于新型凝膠吸附劑——可得然復(fù)合凝膠（LiCl@Cur）的高效除濕技術(shù)。該論文是我校能動學(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)隊聯(lián)合研究成果，我校為第一單位，能動學(xué)院王佳韻副教授為該論文的通訊作者，研究生鐘國棟、高鵬副教授、張華教授和王如竹教授為聯(lián)合作者。
除濕技術(shù)是調(diào)節(jié)生產(chǎn)和生活環(huán)境濕度的有效方式。耦合固體干燥劑的除濕換熱器具有高效除濕、低品位熱源驅(qū)動等優(yōu)點，能效提升顯著。附著在翅片上的干燥劑所產(chǎn)生的吸附熱及解吸所需熱量可以被換熱器內(nèi)部的介質(zhì)及時的帶走及提供，實現(xiàn)高效的吸附及再生，從而提高系統(tǒng)整體除濕效率。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對除濕換熱器的干燥劑材料性能、結(jié)合方式及傳熱傳質(zhì)特性進(jìn)行了研究，其中，除濕換熱器干燥劑的材料性能至關(guān)重要。
然而，現(xiàn)有干燥劑的吸附能力低、動力學(xué)速度慢、能耗高，限制了除濕換熱器的除濕效率。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)了一種效率高、成本低的水凝膠基復(fù)合吸附劑，以及應(yīng)用此種吸附劑的除濕換熱器，通過對新型材料的性能測試、新型除濕換熱器的模擬優(yōu)化和實驗測試，完成了“材料-優(yōu)化-應(yīng)用”的系統(tǒng)性研究。
該論文通過復(fù)合可得然膠基質(zhì)和吸濕性鹽氯化鋰制備得到新型高效復(fù)合材料——可得然復(fù)合凝膠，對其進(jìn)行了等溫吸附、動態(tài)吸附以及循環(huán)測試。在相對濕度30% 以及溫度 30℃的低濕度條件下，可得然復(fù)合凝膠的吸附能力高達(dá)2.65 g/g，吸附速率系數(shù)k達(dá)到1.84 × 10-4 s-1，并且表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，團(tuán)隊基于優(yōu)化后的材料，制備成本低廉，制造簡單的凝膠基除濕換熱器CLCHE，以及搭建針對CLCHE的除濕性能測試實驗臺并進(jìn)行實驗測試。CLCHE在吸附-解吸循環(huán)周期中具有較好的穩(wěn)定性，通過僅15㎜的CLCHE通道，其進(jìn)出口空氣的露點溫度差能夠達(dá)到30℃，具有強(qiáng)大的深度除濕潛力。
能動學(xué)院制冷低溫創(chuàng)新團(tuán)隊首次將可得然基復(fù)合干燥劑用于除濕，其超吸濕性能可實現(xiàn)高效深度除濕，在電極生產(chǎn)、低溫干燥和綠色建筑等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本研究工作得到國家自然科學(xué)基金青年項目、上海市晨光項目、上海市青年英才計劃揚帆項目、上海市中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金的資助。
可得然復(fù)合凝膠吸附除濕的概念圖
可得然復(fù)合凝膠材料吸附性能
CLCHE除濕性能測試
論文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101554
供稿：能動學(xué)院
