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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(lái)源：時(shí)間：2023-07-25 15:40:48 瀏覽：3295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(guò)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(lái)從TEC的熱區(qū)散熱，導(dǎo)致重量大，WPD低，能耗高。基于此，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 kg_device^-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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