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近日，我院张华教授团队联合上海交通大学王如竹教授团队在Cell Reports Physical Science上发表了题为“An ultra-hygroscopic polymer for high-efficiency dehumidification”的研究论文，报道了一种基于新型凝胶吸附剂LiCl@Cur的高效除湿技术。该论文是我校能动学院与上海交通大学联合研究成果，我校为第一单位，研究生潘煜同学为论文的第一作者，能动学院王佳韵副教授为该论文的通讯作者，研究生钟国栋、高鹏副教授、张华教授和王如竹教授为联合作者。
【研究背景】
除湿技术是调节生产和生活环境湿度的有效方式。耦合固体干燥剂的除湿换热器具有高效除湿、低品位热源驱动等优点，能效提升显著。附着在翅片上的干燥剂所产生的吸附热及解吸所需热量可以被换热器内部的介质及时的带走及提供，实现高效的吸附及再生，从而提高系统整体除湿效率。近年来，国内外学者对除湿换热器的干燥剂材料性能、结合方式及传热传质特性进行了研究，其中，除湿换热器干燥剂的材料性能至关重要。然而，现有干燥剂的吸附能力低、动力学速度慢、能耗高，限制了除湿换热器的除湿效率。针对这一困境，我校能动学院制冷低温创新团队开发了一种效率高、成本低的水凝胶基复合吸附剂，以及应用此种吸附剂的除湿换热器，通过对新型材料的性能测试、新型除湿换热器的模拟优化和实验测试，完成了从材料-优化-应用的系统性研究。
【主要内容】
该论文通过复合可得然胶基质和吸湿性盐LiCl 制备得到新型高效复合材料LiCl@Cur，对其进行了等温吸附、动态吸附以及循环测试。在 30% RH & 30°C 的低湿度条件下，LiCl@Cur的吸附能力高达 2.65 g/g，吸附速率系数k达到 1.84 × 10-4 s-1，并且表现出良好的循环稳定性。
为了研究新型除湿换热器的除湿性能，该论文首先使用COMSOL软件对除湿换热器进行模拟结构优化，在翅片间距为 2.2 mm、吸附层厚度为 0.2 mm的结构达到最佳除湿效率。基于优化后的材料，制备成本低廉，制造简单的凝胶基除湿换热器CLCHE，以及搭建针对CLCHE的除湿性能测试实验台并进行实验测试。CLCHE在吸附-解吸循环周期中具有较好的稳定性，通过仅 15 mm 的CLCHE通道，其进出口空气的露点温度差能够达到30oC，具有强大的深度除湿潜力。
【总结与展望】
学院制冷低温创新团队首次将可得然基复合干燥剂用于除湿，其超吸湿性能可实现高效深度除湿，在电极生产、低温干燥和绿色建筑等领域具有广阔的应用前景。本研究工作得到国家自然科学基金青年项目（52006145）、上海市晨光项目（19CG54）、上海市青年英才计划扬帆项目（20YF1431500）、上海市中央引导地方科技发展资金（No. YDZX20213100003002）的资助。
据了解，《细胞通讯·物理科学》（Cell Reports Physical Science）是Cell Press出版集团推出的高影响力综合期刊，旨在发表物理、化学、能源科学、材料科学以及交叉学科领域中的重大研究进展。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101554
LiCl@Cur吸附除湿的概念图
LiCl@Cur 材料吸附性能
CLCHE除湿性能测试
