近日，能動學院研究生潘煜以第一作者身份在《細胞》（Cell）旗下刊物《細胞通訊·物理科學》（Cell Reports Physical Science）上發表了題為“一種超級吸濕凝膠用于高效除濕技術的研究”（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——可得然復合凝膠（LiCl@Cur）的高效除濕技術。該論文是我校能動學院張華教授團隊聯合上海交通大學王如竹教授團隊聯合研究成果，我校為第一單位，能動學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合作者。
除濕技術是調節生產和生活環境濕度的有效方式。耦合固體干燥劑的除濕換熱器具有高效除濕、低品位熱源驅動等優點，能效提升顯著。附著在翅片上的干燥劑所產生的吸附熱及解吸所需熱量可以被換熱器內部的介質及時的帶走及提供，實現高效的吸附及再生，從而提高系統整體除濕效率。近年來，國內外學者對除濕換熱器的干燥劑材料性能、結合方式及傳熱傳質特性進行了研究，其中，除濕換熱器干燥劑的材料性能至關重要。
然而，現有干燥劑的吸附能力低、動力學速度慢、能耗高，限制了除濕換熱器的除濕效率。針對這一困境，我校能動學院制冷低溫創新團隊開發了一種效率高、成本低的水凝膠基復合吸附劑，以及應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化和實驗測試，完成了“材料-優化-應用”的系統性研究。
該論文通過復合可得然膠基質和吸濕性鹽氯化鋰制備得到新型高效復合材料——可得然復合凝膠，對其進行了等溫吸附、動態吸附以及循環測試。在相對濕度30% 以及溫度 30℃的低濕度條件下，可得然復合凝膠的吸附能力高達2.65 g/g，吸附速率系數k達到1.84 × 10-4 s-1，并且表現出良好的循環穩定性。此外，團隊基于優化后的材料，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行實驗測試。CLCHE在吸附-解吸循環周期中具有較好的穩定性，通過僅15㎜的CLCHE通道，其進出口空氣的露點溫度差能夠達到30℃，具有強大的深度除濕潛力。
能動學院制冷低溫創新團隊首次將可得然基復合干燥劑用于除濕，其超吸濕性能可實現高效深度除濕，在電極生產、低溫干燥和綠色建筑等領域具有廣闊的應用前景。本研究工作得到國家自然科學基金青年項目、上海市晨光項目、上海市青年英才計劃揚帆項目、上海市中央引導地方科技發展資金的資助。
可得然復合凝膠吸附除濕的概念圖
可得然復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：能動學院
