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解決淡水資源短缺:提高10倍!高效大氣集水的AWH器件!
來源: 時(shí)間:2023-07-25 15:40:48 瀏覽:1891次

 第一作者:Xinzhe Min和Zhen Wu

通訊作者:朱嘉教授

通訊單位:南京大學(xué)

DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00682


01


研究背景

傳統(tǒng)大氣集水(AWH)技術(shù)主要包括三個(gè)步驟:(1)通過吸附材料吸附大氣中水蒸汽;(2)熱驅(qū)動(dòng)解吸;(3)冷驅(qū)動(dòng)冷凝生水。然而,AWH技術(shù)的單位器件質(zhì)量產(chǎn)水量低、能耗高,限制了其在便攜式淡水補(bǔ)給中的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)便攜式水凈化器的應(yīng)用,需要考慮和改進(jìn)單位器件質(zhì)量的產(chǎn)水量(WPD),需要在材料和系統(tǒng)水平上取得進(jìn)步。單獨(dú)的能量輸入不僅增加了能量消耗,而且還需要一個(gè)額外的散熱系統(tǒng)來從TEC的熱區(qū)散熱,導(dǎo)致重量大,WPD低,能耗高?;诖?,南京大學(xué)朱嘉教授團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種基于TEC驅(qū)動(dòng)的集成加熱/冷卻熱設(shè)計(jì)的便攜式高產(chǎn)能AWH器件,該設(shè)備由熱定制的水凝膠吸附劑實(shí)現(xiàn)。


02


文章要點(diǎn)

要點(diǎn)1:研究展示了一種基于集成加熱/冷卻組件以及熱定制水凝膠吸附劑的便攜式高產(chǎn)能AWH設(shè)備。

要點(diǎn)2:基于器件和材料的熱設(shè)計(jì),在80% RH下實(shí)現(xiàn)了0.18 L kgdevice-1 h-1的總WPD,幾乎比相同能量輸入的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。

要點(diǎn)3:采用高導(dǎo)熱的氧化石墨烯摻雜海藻酸鈉水凝膠作為吸附劑,與TEC的熱區(qū)緊密結(jié)合,有效帶走熱量,實(shí)現(xiàn)TEC的快速解吸和溫度控制。


03


圖文展示

圖1.熱定制GO/SA/LiCl水凝膠的TEC驅(qū)動(dòng)AWH裝置的示意圖

圖2.氧化石墨烯/SA/LiCl水凝膠制備工藝及表征

 圖3. TEC驅(qū)動(dòng)水凝膠解吸性能的模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

 圖4 基于GO/SA/LiCl水凝膠的TEC驅(qū)動(dòng)AWH器件的應(yīng)用

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