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      上海交大機械動力學院王如竹教授團隊提出微環境濕度調節新策略“濕泵”

      近日,機械與動力工程學院制冷與低溫工程研究所王如竹教授團隊在Cell Press旗下期刊Joule上發表了題為“A Full-Solid-State Humidity Pump for Localized Humidity Control”的研究論文,提出了一種適用于小空間濕度控制的全固態“濕泵”,實現了固體制冷和吸附除濕技術的優勢互補。該文第一作者是博士二年級研究生李幫俊,通訊作者是王如竹教授。

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      傳統除濕技術在面對微環境控制需求時,既無法避免過冷/過熱引起的空氣顯熱損失,又難以小型化。同時,現有小型除濕技術仍面臨能效低、適應性差等問題。類比于熱泵可以將熱量從低溫環境搬運至高溫環境的功能,文中提出的“濕泵”可以將空氣中的水分從低濕度空間搬運至高濕度空間,從而實現對濕度的主動控制。該文構建了系統級的動態計算模型,同時使用商用熱電模塊和硅膠除濕劑搭建了概念驗證樣機。通過特殊的涂層工藝和緊湊的結構設計,有效降低固態系統的接觸熱阻與傳質阻力。典型工況下的測試結果優于其他已報道的小型除濕系統。此外,該除濕裝置可以有效避免傳統技術中制冷劑,冷凝水,溶液等產生的副作用,為小空間除濕需求提供了更有潛力的策略。

      文章還討論了“濕泵”性能優化方向和潛力,展望了新型高效制冷(如電卡制冷)技術和吸附材料(如MOFs)在該系統中的應用前景。該研究工作得到國家自然科學基金重點項目(51336004)和國家自然科學基金創新研究群體科學基金(51521004)的支持。

      本文是王如竹教授創建并領導的ITEWA (Innovative Team for Energy, Water & Air)團隊在Joule上發表的第二篇學術論文。該團隊于2018年8月在Joule上發表聚焦空氣取水的綜述文章,被Joule期刊推薦為2018最受讀者喜歡的論文。ITEWA團隊聚焦能源轉換與效率、水及空氣處理等領域的前沿基礎科學技術問題,通過學科交叉分別從材料、器件和系統層面提出整體解決方案,從而推動相關技術領域快速取得突破性進展。

      論文鏈接https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30158-8

      柯霞
      機械與動力工程學院
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