三明治结构的碳纸/金属-有机框架整体，可根据需要灵活的太阳能大气集水( Sandwich-Structured Carbon Paper/Metal–Organic Framework Monoliths for Flexible Solar-Powered Atmospheric Water Harvesting On Demand )

Yingle Tao Qiannan Wu Cheng Huang Wen Su Yifeng Ying Dunru Zhu Haiqing Li

由于天然丰富的太阳能，利用金属-有机框架(MOFs)进行太阳能大气集水(AWH)已被公认为是缓解农村干旱地区缺水压力的一种有吸引力的方法。然而，现有的太阳能AWH技术只允许一种单一的水生产模式：要么是太阳能加热驱动的AWH，由于充足的阳光有限，通常导致水生产率相当低；要么是导电加热驱动的全天AWH，水生产率显著提高，但需要通过光伏组件提供额外的电力。这极大地限制了基于气候条件、水生产力和能源成本管理AWH的灵活性。本文提出了一种具有局部太阳能加热(LSH)和电加热(LEH)双重加热能力的三明治结构MOF整体结构（简称CACS）。与LSH相比，LEH的使用使CACS整体加热更快、更均匀，从而驱动水解吸效率显著提高，动力学速度更快。使用CACS整块作为AWH吸附剂，开发了一种新型的大气水收集器，并能够以多种工作模式产生水:LSH-、LEH-和LSH-/LEH驱动的AWH，从而根据需求实现灵活的AWH：在阳光充足的白天直接使用阳光进行LSH驱动的AWH，和/或由光伏组件供电的LEH驱动的全天AWH，特别是在阳光缺乏/不足的时间（夜间或阴天）。在LSH-/LEH驱动的AWH工作模式下，以2.3kW·hL-1 H2O的能耗，提供1.4L H2O kg MOF-1天1的产水率，比LSH驱动的AWH工作模式提高5.4倍的产水率，比LEH驱动的AWH工作模式降低22.2%的产水率，节能17.9%。因此，目前的工作展示了一种新颖的太阳能AWH策略，它可以根据气候条件、期望的水生产率和能源成本灵活地选择AWH工作模式，实现全天制水。

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