近日，制冷与低温工程研究所“能源-水-空气”交叉学科创新团队ITEWA（Innovative Team for Energy, Water & Air）针对现有空气取水技术能效低和产水量低的共性难题，首次提出了多种空气取水技术互补和多能协同高效转换利用的混合空气取水框架。研究成果以“Designing next-generation all-weather and efficient atmospheric water harvesting powered by solar energy”为题，发表在国际期刊Energy & Environmental Science上。博士生王鹏飞、许嘉兴助理教授、博士生白钊远为共同第一作者，李廷贤研究员为通讯作者，王如竹教授提供指导。该论文因其前瞻性和创新性入选了Energy & Environmental Science期刊的TOP 10% Papers和HOT Articles。
空气取水技术作为缓解全球淡水资源短缺危机的有效方案，主要包括雾收集空气取水技术（FAWH）、辐射冷却驱动空气取水技术、直接冷凝式空气取水技术（DAWH）、膜辅助空气取水技术（MAWH）和吸附式空气取水技术（SAWH）。不同的空气取水技术具有不同的能量消耗和取水处理方式，选择合适的空气取水技术需综合考虑能量利用效率、技术成熟度、当地气候条件和经济因素等。然而，全球范围内不同季节和昼夜气候条件下温湿度的显著波动，为全天候高效空气取水带来了挑战。因此，亟需明晰水收集过程中的能源转换与利用过程，从水-能关系角度建立对空气取水过程的全面认知，为新一代全天候高能效的太阳能驱动空气取水系统提供前瞻性指导。
新一代太阳能驱动混合空气取水系统运行框架
新一代太阳能驱动混合空气取水系统的全球气候适应性、节能潜力和经济性
论文从水-能关系角度多维度、系统性评估了现有空气取水技术的特点，表明单一空气取水技术难以在全球范围内昼夜和季节性气候波动下，实现全天候高效空气取水。为此，论文提出了一种基于多种空气取水技术优势互补和热泵高效冷/热转换，构建全天候高能效太阳能驱动空气取水系统的新思路，阐明了新一代太阳能驱动混合空气取水系统的多模式运行框架，明晰了多技术耦合过程的关键影响因素和发展方向，并从热力学和经济性分析角度，全面评估了该空气取水系统的全球节能潜力和气候适应性。该研究为实现全天候高能效太阳能驱动空气取水技术提供了一条有效路径，为空气取水技术实现从概念验证到规模化实际应用提供了理论和技术支撑。
王如竹教授领衔的ITEWA团队致力于解决能源、水、空气领域的前沿基础性科学问题和关键技术，旨在通过学科交叉实现材料-器件-系统层面的整体解决方案，推动相关领域取得突破性进展。近年来在Science、Nature Reviews Materials、Nature Energy等高水平国际期刊上发表系列跨学科交叉论文。
原文链接：https://doi.org/10.1039/D5EE01454A
学院OA系统
jAccount登录
ENGLISH
地址：上海市东川路800号金年会官网闵行校区JINNIAN金年会
邮编：200240
Email：sjtume@sjtu.edu.cn