网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

热集水材料丨上海海事大学冯道伦团队CEJ论文丨真实连续高效太阳能驱动大气集水与强化热管理耦合

0
分享至


近日,上海海事大学海洋科学与工程学院冯道伦教授课题组在国际顶级化工期刊《Chemical Engineering Journal》上发表题为“Real-continuous and efficient solar-driven atmospheric water harvesting coupled with enhanced thermal management”(基于增强热管理的真正连续高效太阳能驱动空气取水)的学术论文。该研究设计了一种由混合被动制冷协助的增强吸湿、木质纸浆定向毛细传输与纳米激光处理钛板界面蒸发构成的真正连续空气取水系统,通过高效热管理策略大幅提升了辐射热利用效率与产水性能,为缓解全球水资源短缺和离网偏远地区淡水供应提供了重要技术途径。

第一作者:郭乐扬

通讯作者:冯道伦,杨铭

通讯单位:上海海事大学

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.182597


太阳能驱动的吸附式大气取水(SSAWH)技术能够实现分散式、离网型的淡水供应。已报道的SSAWH系统通过采用主动式组件来实现每日多次吸附-解吸循环,将产水率从0.04提升至0.3 L·m⁻²·h⁻¹,但仍不足以满足实际用水需求,且辐射热利用效率最高仅受限于50%。在此,本文设计了一种依次通过氯化锂(LiCl)吸湿液化、定向毛细传输和太阳能驱动界面蒸发运行的系统,从而实现了真正连续且被动的产水。通过结合了蒸发辐射冷却辅助吸湿和绝热毛细传输的增强型热管理,优化后的系统在1 kW·m⁻²太阳辐照下,其辐射热利用效率从最初的50.3%显著提升至80.4%。同时,在90% RH、宽辐照度(0.2–1 kW·m⁻²)条件下,优化系统实现了0.94–0.99 L·m⁻²·h⁻¹的稳定且卓越的产水率,在30% RH下仍能保持0.33 L·m⁻²·h⁻¹的产水能力。该可扩展系统在夏季(地表温度25–50 ℃)和秋季(10–40 ℃)经历显著天气波动期间进行了为期两个月的野外测试,展现出了持续的产水能力,平均淡水产率分别达到16.8 L·m⁻²·d⁻¹和12.0 L·m⁻²·d⁻¹。本文展示的系统为偏远和离网地区的大气取水提供了一种新颖且可扩展的途径。


为了缓解全球日益严峻的淡水资源短缺,大气取水作为一种灵活、非集中的供水方式备受瞩目。太阳能驱动吸附式空气取水无需低温冷凝,具有应用湿度范围广、能耗低的优势。然而,现有的多床层或转轮式系统依赖主动控制阀门进行周期性切换,不仅增加了机械能耗和维护成本,且吸湿与解吸过程中的残余热量和热滞后严重制约了传热传质效率。因此,开发一种无需外部能量输入的被动式、真正连续空气取水系统,突破周期性取水与能量利用瓶颈,是当前该领域亟待解决的核心科学问题。



通过氯化锂吸附、毛细传输与界面蒸发实现了真正连续且被动的空气取水。


蒸发辐射冷却辅助吸湿与绝热区域的协同作用实现了80.4%的辐射热利用效率。


在90% RH和30% RH条件下,强化的空气取水分别达到了0.99和0.33 L·m⁻²·h⁻¹。


为期两个月的野外测试显示了夏季(16.8 L·m⁻²·d⁻¹)和秋季(12.0 L·m⁻²·d⁻¹)的稳定产水。该系统支持比例放大和并联连接放大,体现出商业化应用潜力。




图1.系统设计和运行机制


图2.初始系统的性能评估。


图3. PAAS薄膜的混合制冷性能。


图4.增强的传输速率与隔热能力。


图5.优化后的SSAWH系统在室内的取水性能。


图6.优化后的SSAWH系统的户外取水性能。


在这项研究中,提出了一种太阳能驱动的吸附式大气取水系统,旨在消除对主动控制的依赖,从而克服低能量效率和产水量不足的问题。基于LiCl吸收、毛细传输和界面蒸发,该系统实现了真实连续且被动的取水过程。通过结合蒸发辐射冷却辅助吸湿和绝热毛细传输的增强型热管理,实现了高效的取水性能和能量效率。在1 kW·m⁻²太阳辐照、90% RH条件下,实现了0.99 L·m⁻²·h⁻¹的增强产水率和80.4%的能量效率,并且在30% RH下产水率仍达到0.33 L·m⁻²·h⁻¹。跨越两个月的夏季(16.8 L·m⁻²·d⁻¹)和秋季(12.0 L·m⁻²·d⁻¹)野外测试验证了环境适应性和放大可行性。该系统支持比例放大和并联连接放大等不同放大方法,体现了商业化应用潜力。成功的离网植物灌溉试验进一步证明了该系统为偏远海岛和干旱地区的农业提供可持续淡水的潜力。


Leyang Guo, Jingsong Feng, Shengda Xu, Yanpeng Cui, Junjie Zhang, Yang Yang, Zichuang Wang, Ming Yang, Daolun Feng, Real-continuous and efficient solar-driven atmospheric water harvesting coupled with enhanced thermal management, Chemical Engineering Journal, 549,2026,182597,

https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.182597.


本推文为环境与能源功能材料公众号约稿,属作者原创,欢迎转发。

撰稿:郭乐扬

编辑:环境与能源功能材料 (阳光净水)

审核:杨铭

冯道伦,上海海事大学教授,博导,现任海洋科学与工程学院党委副书记、院长。任第三届交通部交通运输环境保护标准化委员会委员,第十七届上海九三科技专委会委员、第二届上海市节能工程技术协会理事等。主要从事:海洋环境工程教学研究工作,在船舶及海事热点污染物的监测,风险评估和治理技术、空气取水的基础及应用研究等方面取得了重要成果,主持国家重点研发计划重点专项子课题等重要课题。

杨铭:上海海事大学讲师,硕导。主要从事:海洋环境污染治理、功能纤维滤膜在海水淡化、空气取水、废水处理中的应用,以及界面蒸发器件及材料。在Adv. Mater.、Nat. Commun.、ACS Nano等期刊发表多篇论文,并有多项国家发明专利。

阳光净水课题组:主要研究方向为生物质基环境功能材料、太阳能蒸发材料、磁性吸附材料、污染物吸附和环境催化反应机理。课题组主页:

https://www.x-mol.com/groups/zhuhuayue

声明: 1 、环境与能源功能材料公众号分享国际生物质(壳聚糖、纤维素、木质素、海藻酸等)功能材料、太阳能蒸发材料、新型吸附材料、碳基(石墨烯、碳纳米管、碳量子点、生物炭、富勒烯等)材料、 MOFs/HOFs/COFs 材料、光催化材料、 Fenton 材料、产氢材料等相关前沿学术成果,以及其它相关数据处理方法、论文写作和论文投稿等信息,无商业用途。2、本公众号尊重原创和知识产权人的合法权利。如涉及侵权,请立刻联系公众号后台或发送邮件,我们将及时修改或删除。3 、部分图片和资源来源网络或转摘其它公众号!凡注明 " 来源: xxx (非本公众号) " 的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。 4 、外文文献翻译目的在于传递更多国际相关领域信息。外文文献由课题组研究生翻译,因学识有限,难免有所疏漏和错误,请读者批判性阅读,也恳请大家批评指正。 5 、欢迎环境与能源材料相关研究成果提供稿件,环境与能源功能材料公众号将会及时推送。联系邮箱:EEmaterials@163.com ; 联系微信号: LeoChuk 。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
姆巴佩涉华不当言论遭批!网友:伤害中国人民感情 皇马已多次犯错

姆巴佩涉华不当言论遭批!网友:伤害中国人民感情 皇马已多次犯错

念洲
2026-10-27 09:21:03
人寿尽,屋先知!人快要走到尽头的时候,房子会出现三种预兆

人寿尽,屋先知!人快要走到尽头的时候,房子会出现三种预兆

千秋文化
2026-09-09 20:21:53
姆巴佩玩梗踩线,中国代言连夜撤光:脸是租来的,底线才是自己的

姆巴佩玩梗踩线,中国代言连夜撤光:脸是租来的,底线才是自己的

雪饼说
2026-10-27 10:33:17
泰国部长开始质问:为什么只有中国游客出事?国人该情何以堪...

泰国部长开始质问:为什么只有中国游客出事?国人该情何以堪...

慧翔百科
2026-10-27 13:00:40
蒯曼捐出60万元赛事奖金,蒯曼父亲说“不用宣传”,汶川地震时4岁的蒯曼就捐出所有零花钱,“小动静”善举藏着“大感动”

蒯曼捐出60万元赛事奖金,蒯曼父亲说“不用宣传”,汶川地震时4岁的蒯曼就捐出所有零花钱,“小动静”善举藏着“大感动”

极目新闻
2026-10-27 13:08:33
约拍女网红官宣结婚“退圈从良”,过往大量照片被扒让网友大跌眼镜

约拍女网红官宣结婚“退圈从良”,过往大量照片被扒让网友大跌眼镜

不二表姐
2026-10-27 01:51:05
菲尔兹奖得主邓煜评论AI公司反蒸馏:你不能只在你蒸馏全人类知识时支持蒸馏

菲尔兹奖得主邓煜评论AI公司反蒸馏:你不能只在你蒸馏全人类知识时支持蒸馏

IT之家
2026-10-27 09:29:05
太爽了!中国公开“耍流氓”,美国气的火冒三丈,报应来的太快了

太爽了!中国公开“耍流氓”,美国气的火冒三丈,报应来的太快了

故事终将光明磊落
2026-10-27 11:52:46
德国总统夫妇访华第一天!第一夫人穿黑西服与白衬衫,经典又优雅

德国总统夫妇访华第一天!第一夫人穿黑西服与白衬衫,经典又优雅

八八尚语
2026-10-27 09:35:00
武契奇承认败选:我把话放这儿,希望民众明白,背后有多个欧洲国家直接支持,美国反特朗普势力介入,“胜选者是替别人办事的提线木偶”

武契奇承认败选:我把话放这儿,希望民众明白,背后有多个欧洲国家直接支持,美国反特朗普势力介入,“胜选者是替别人办事的提线木偶”

每日经济新闻
2026-10-26 17:25:04
吴彦祖老婆走红毯,网友直呼:太辣眼!“疑似”跟黄多多拿错了衣服

吴彦祖老婆走红毯,网友直呼:太辣眼!“疑似”跟黄多多拿错了衣服

深度解析热点
2026-10-27 06:54:35
问豆包姆巴佩说了什么,豆包打死不说

问豆包姆巴佩说了什么,豆包打死不说

吃瓜速递
2026-10-27 18:47:49
海港vs河内公安:四外援PK七外援;武磊、蒯纪闻首发

海港vs河内公安:四外援PK七外援;武磊、蒯纪闻首发

懂球帝
2026-10-27 16:22:06
“听到咔嚓一声”,快乐没有5分钟!多位网友晒图:iPhone Duo 刚到手折叠屏就裂开,维修费最高近8000元!

“听到咔嚓一声”,快乐没有5分钟!多位网友晒图:iPhone Duo 刚到手折叠屏就裂开,维修费最高近8000元!

深度知局
2026-10-26 21:51:33
存款风向突变轮到银行承压:大批储户宁愿少拿利息,也要把存款拆开分散到不同银行,50万存款红线正在重写存钱逻辑

存款风向突变轮到银行承压:大批储户宁愿少拿利息,也要把存款拆开分散到不同银行,50万存款红线正在重写存钱逻辑

磊子讲史
2026-10-14 15:03:30
“这拿筷子姿势,太恶心了”,一段母女吃饭视频火了,又一个贫民窟的小公主

“这拿筷子姿势,太恶心了”,一段母女吃饭视频火了,又一个贫民窟的小公主

蝴蝶花雨话教育
2026-10-06 11:47:56
时间定了!连休5天

时间定了!连休5天

连云港手机台
2026-10-26 11:36:42
央视下架姆巴佩相关报道,超440万粉丝皇马大吧声明:足球热爱应建立在尊重的基础之上,任何伤害我们国家情感的行为,绝不姑息,坚守底线

央视下架姆巴佩相关报道,超440万粉丝皇马大吧声明:足球热爱应建立在尊重的基础之上,任何伤害我们国家情感的行为,绝不姑息,坚守底线

三湘都市报
2026-10-27 15:02:29
美国总统特朗普称巴西总统选举被操纵,外交部回应

美国总统特朗普称巴西总统选举被操纵,外交部回应

澎湃新闻
2026-10-27 15:24:28
争议!凯恩获奖时,姆巴佩和亚马尔都没有起身祝贺,两人略显沮丧

争议!凯恩获奖时,姆巴佩和亚马尔都没有起身祝贺,两人略显沮丧

风过乡
2026-10-27 07:38:49
2026-10-27 19:48:49
热质纳能 incentive-icons
热质纳能
传热、传质、纳米、能源
3079文章数 78关注度
往期回顾 全部

科技要闻

Anthropic最硬气招股书,先把丑话说在前头

头条要闻

家长月均花约3000元住酒店陪读:综合下来比租房划算

头条要闻

家长月均花约3000元住酒店陪读:综合下来比租房划算

体育要闻

世界上最无趣的前锋,拿下了金球奖

娱乐要闻

芒果遇到厉娜和许飞笑发财了!

财经要闻

韩国芯片出口额可能下降高达1000亿美元

汽车要闻

纯电续航1003km 大五座SUV腾势N8正式开启预订

态度原创

数码
艺术
本地
时尚
公开课

数码要闻

为避免在韩国市场引发争议,苹果悄悄移除当地官网iPad mini(A20 Pro)海报中的手部

艺术要闻

书法“又丑又怪”的郑板桥,为何能被专家追捧,启功说了句公道话

本地新闻

十月奔赴迪庆,解锁梅里日照金山

王菲到底影响了多少人?

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版