Page 71 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 李吉焱，等: 太阳能驱动大气集水：进展与展望 ·1221·

经过近年来的快速发展，研究者们在不断地优化基
于吸附的 SAWH，追求更高效、更环保、连续运行
的大气集水装置。针对一些共性问题进行了研究。
具体包括：如何提高装置的吸附饱和上限和解吸速
率，如何优化装置的光热转换效率，如何改善装置
的冷凝效果来实现快速集水等。但无论从哪一个角
度进行优化，集水装置的总体集水路线大致保持相
同，即选用高效的吸附材料从空气中吸收水分，然

图 3 湿度-吸湿能力现状分析图 [7-8,10,13,22,30,31,37-38,40,48,50-53,56,58,60-63] 后利用太阳能借助光热转换材料来提高吸湿材料的
Fig. 3 Humidity-moisture absorption capacity 温度，从而激发解吸，释放的水蒸气凝结后收集，
diagram [7-8,10,13,22,30,31,37-38,40,48,50-53,56,58,60-63] 以实现循环运行。

[8]
KIM 等 运用被动辐射冷却技术设计了一套基
3 SAWH 系统的设计及实际应用 于 MOF-801 的集水装置（图 4a），平衡吸收量约为
0.25 kg/kg（15~25 ℃、30% RH），即便在干燥沙漠
大气集水系统中水的解吸（脱附）过程的方法 条件下（10%~40% RH）也能开展应用，预计该装
主要有电加热 [63-65] 和太阳能加热 [9,53] 。本着节能降耗 置每天能够产生 0.25 L/kg 的水，集水产量虽增加但
的设计理念，电加热解吸逐渐被太阳能加热替代。 每天只能进行一个吸附-脱附循环。

[8]
图 4 SAWH 装置的优化设计示意图：基于被动辐射冷却技术的集水装置（a） ；基于相变材料（PCM）提高冷凝器
[7]
效果的集水装置（b） ；固定焦点式集水装置（c） [11] ；基于蜂窝状吸附床的集水装置（d） [12] ；基于界面加热
技术的集水装置（e） [10] ；基于矩形阵列吸附床的集水装置（f） [62]
[8]
Fig. 4 Optimal design of SAWH collection device: Water collection device based on passive radiation cooling technology (a) ; Water
[7]
collection device based on phase change material (PCM) to improve the effect of condenser (b) ; Fixed focus water
collection device (c) [11] ; Water collection device based on honeycomb adsorption bed (d) [12] ; Water collection device based on
interface heating technology (e) [10] ; Water collection device based on rectangular array adsorption bed (f) [62]