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第一作者:Xinzhe Min和Zhen Wu
通讯作者:朱嘉教授
通讯单位:南京大学
DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00682
01
研究背景
传统大气集水(AWH)技术主要包括三个步骤:(1)通过吸附材料吸附大气中水蒸汽;(2)热驱动解吸;(3)冷驱动冷凝生水。然而,AWH技术的单位器件质量产水量低、能耗高,限制了其在便携式淡水补给中的应用。为实现便携式水净化器的应用,需要考虑和改进单位器件质量的产水量(WPD),需要在材料和系统水平上取得进步。单独的能量输入不仅增加了能量消耗,而且还需要一个额外的散热系统来从TEC的热区散热,导致重量大,WPD低,能耗高。基于此,南京大学朱嘉教授团队报告了一种基于TEC驱动的集成加热/冷却热设计的便携式高产能AWH器件,该设备由热定制的水凝胶吸附剂实现。
02
文章要点
要点1:研究展示了一种基于集成加热/冷却组件以及热定制水凝胶吸附剂的便携式高产能AWH设备。
要点2:基于器件和材料的热设计,在80% RH下实现了0.18 L kgdevice-1 h-1的总WPD,几乎比相同能量输入的传统设计高出一个数量级。
要点3:采用高导热的氧化石墨烯掺杂海藻酸钠水凝胶作为吸附剂,与TEC的热区紧密结合,有效带走热量,实现TEC的快速解吸和温度控制。
03
图文展示
图1.热定制GO/SA/LiCl水凝胶的TEC驱动AWH装置的示意图
图2.氧化石墨烯/SA/LiCl水凝胶制备工艺及表征
图3. TEC驱动水凝胶解吸性能的模拟与实验结果
图4 基于GO/SA/LiCl水凝胶的TEC驱动AWH器件的应用
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