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Nature子刊:科学家合成新的纳米多孔固体,可更高效的进行冷却

来源:材料科技在线|

发表时间:2018-10-27

点击:16093

左图是Zr-MOF结构的视图(黄色代表Zr原子/多面体;红色和白色分别表示氧原子和氢原子)。右图:与基准多孔固体相比,MOF-Zr的性能系数的变化。图片来源:Christian Serre


热回收(太阳能,热泵,空调,冷却)是降低能耗和鼓励可持续发展的研究重点。 尽管使用纳米多孔材料进行水的回收和释放是实现这一目标的可靠策略,但研发新的节能工艺仍然是一项挑战。 来自巴黎多孔材料研究所(CNRS,ENS巴黎,ESPCI巴黎/ PSL大学)和蒙彼利埃查尔斯格哈德研究所(蒙彼利埃大学/ CNRS / ENSCM)的研究人员发现了一种新的混合多孔材料,该材料不仅坚固耐用而且是通过稳定的“绿色化学”合成路线合成的。 在Nature Energy报告中,他们指出这种新材料比任何其他水吸附剂更有效,且具有高储存容量和更低的再生温度


水吸附的使用(指能够在表面固定水的分子)有望从工业过程和太阳能中回收热量。 与废热发电相关的室内温水系统的常用温度不超过63°C,可用于冷却系统和热泵。目前无机多孔商业吸附剂(沸石或相关固体)大多需要很高的再生温度和受到孔体积的限制,进而使系统的能量不能被有效利用。


为了克服这些缺点,来自巴黎多孔材料研究所和蒙彼利埃Charles Gerhardt研究所的研究人员结合一组参数设计了一种由锆氧簇 - Zr-MOF制成的新型且大孔径的新亲水纳米多孔杂化固体材料,该材料具有更高的吸水性能。 对于冷却过程,总体性能不仅取决于水的蒸发和冷凝温度,还取决于吸附(放热)和解吸(吸热)温度,储存容量,热交换的稳定性和动力学等


新的Zr-MOF在热水存在下表现出非常稳定的微孔结构,它不仅具有显著的热交换和足够的孔径便可吸附大量的水进而显示出非常明显的亲水行为,而且在解吸步骤(<65℃)期间只需要较低的再生温度。 韩国化学技术研究所(KRICT)的研究人员进行了能量性能计算(从蒸发器获取的能量与再生吸附剂所需的能量之比)。该分析表明,迄今为止,对于这种类型的应用,固体比任何其他的多孔材料更有效。从与人类活动有关的热源中回收太阳能甚至能量将会促进新一代冷却过程的发展


原文来自:phys,原文题目:Highly efficient cooling using a new nanoporous solid,由材料科技在线团队编译。

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