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  近期，上海交通大學(xué)制冷與低溫研究所王如竹教授領(lǐng)銜的ITEWA團(tuán)隊(duì)在Wiley旗下的國(guó)際高水平期刊Advanced Science發(fā)表了題為“Hygroscopic Porous Polymer for Sorption-Based Atmospheric Water Harvesting”的綜述文章。該文章聚焦于目前熱點(diǎn)的吸附式空氣取水技術(shù)，針對(duì)新一代取水吸附劑材料——吸濕多孔聚合物（HPP），總結(jié)和分析了該類吸附劑材料的吸附機(jī)理、吸附-解吸特性和取水應(yīng)用潛力。針對(duì)基于HPP類吸附劑的空氣取水系統(tǒng)，闡明了系統(tǒng)中吸附床、太陽能吸收器、冷凝收集器等各部件對(duì)系統(tǒng)工作能力的影響，提出了對(duì)整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和耦合優(yōu)化策略。最后，該文章展望了吸附式空氣取水技術(shù)未來的發(fā)展思路和方向。該工作對(duì)下一代空氣取水系統(tǒng)的開發(fā)構(gòu)建具有重大的指導(dǎo)意義，對(duì)吸附式空氣取水技術(shù)的產(chǎn)業(yè)落地具有極大的推動(dòng)作用。

  針對(duì)上述問題，本文從吸附機(jī)理、吸附-解吸性能和應(yīng)用等方面介紹了HPP類吸附劑的最新進(jìn)展。作者首先介紹了吸附式空氣取水的背景、該技術(shù)在材料和系統(tǒng)方面的發(fā)展現(xiàn)狀，并簡(jiǎn)要說明了HPP類吸附劑的分類、組成結(jié)構(gòu)和突出優(yōu)勢(shì)。之后，根據(jù)吸附過程中吸附劑分子與水分子之間的不同相互作用類型，作者對(duì)HPP類吸附劑的吸附機(jī)理及相關(guān)行為進(jìn)行了分類和介紹。最后，作者從其吸附和解吸性能出發(fā)，總結(jié)和分析了HPP類吸附劑的取水性能和應(yīng)用潛力，其中涵蓋了對(duì)平衡吸附性能、吸附動(dòng)力學(xué)特性、光熱轉(zhuǎn)換特性、材料導(dǎo)熱特性、吸附-解吸效率等方面的研究和討論。

  在總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，本文提出了針對(duì)基于HPP吸附劑的整體取水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)策略和未來展望，以指導(dǎo)下一代空氣取水系統(tǒng)的開發(fā)和推動(dòng)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。核心內(nèi)容包括：（1）從吸附-解吸過程出發(fā)，探討了水蒸氣被HPP類吸附劑捕捉/脫附過程中存在的四步傳質(zhì)阻力；并針對(duì)性地提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略來減小氣體擴(kuò)散和液體滲透過程的傳輸阻力，以強(qiáng)化HPP基吸附床的傳質(zhì)特性。（2）從解吸-冷凝過程出發(fā)，闡明了太陽能吸收器、吸附床、冷凝收集器等各部件對(duì)系統(tǒng)各性能指標(biāo)（光熱轉(zhuǎn)換效率、冷凝效率、吸附-解吸比例、解吸-冷凝比例等）的影響；進(jìn)而提出各部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和耦合設(shè)計(jì)思路，旨在最大化HPP基吸附式空氣取水系統(tǒng)的取水能力。（3）針對(duì)基于HPP的新一代SAWH系統(tǒng)，作者從能源驅(qū)動(dòng)類型和方式、解吸模式、HPP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以及多效聯(lián)產(chǎn)等方面對(duì)其發(fā)展提出了一些新的展望。

  論文信息：

  Hygroscopic Porous Polymer for Sorption-Based Atmospheric Water Harvesting

  Fangfang Deng, Zhihui Chen, Chenxi Wang, Chengjie Xiang, Primo? Poredo?, and Ruzhu Wang*

  Advanced Science

  DOI: 10.1002/advs.202204724

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202204724