综述：膜基吸收式制冷系统的进展与技术前景

本综述系统评述了膜基吸收式制冷系统（MARS）的创新进展，聚焦其利用低品位热源（如工业废热）实现高效制冷的核心优势。文章深入剖析了膜组件（PFM/HFM）在强化传热传质、减小系统体积及提升运行稳定性方面的潜力，同时指出温度极化（TP）、膜润湿及毛细管冷凝等关键挑战，并为未来研究方向（如仿生微通道、超疏水改性及孔网络模型PNM模拟）提供了前瞻性策略。

　　

膜基吸收式制冷系统（MARS）的技术进展与挑战

吸收式制冷技术（ARS）因其可利用低品位热源（如工业废热、太阳能）而备受关注，尤其契合全球“双碳”战略目标。然而，传统ARS存在体积庞大、振动敏感及工作流体限制（如LiBr结晶、NH₃毒性）等问题，限制了其在移动平台（如船舶、汽车）中的应用。膜基吸收式制冷系统（MARS）通过引入微孔疏水膜组件，实现了系统紧凑化、轻量化及抗振动性能的提升，成为突破上述瓶颈的关键技术。

膜组件构型：板框膜与中空纤维膜

MARS主要采用板框膜（PFM）和中空纤维膜（HFM）两种构型。PFM结构简单、易于封装，但传质效率较低；HFM则凭借高比表面积和优异的热质传递性能，显著提升吸收/解吸速率。研究表明，HFM模块的吸收率可达0.0012?kg/(m²·s)，且通过优化膜参数（孔隙率、孔径、厚度）可进一步强化性能。

跨膜传输机制：温度极化与毛细管冷凝

温度极化（TP）和毛细管冷凝是制约膜渗透通量（MPF）的核心问题。TP导致膜界面处温度梯度降低，削弱传质驱动力；毛细管冷凝则可能阻塞膜孔，引发润湿甚至失效。为深入理解这些现象，孔网络模型（PNM）被提出用于模拟微尺度下的冷凝动力学与蒸汽扩散行为，为膜结构优化提供理论依据。

膜强化技术：超疏水涂层与高导热材料

为抑制润湿并提升MPF，超疏水/超双疏（superamphiphobic）涂层被应用于膜表面改性，显著提高液体进入压力（LEP）和抗污染能力。此外，采用金属基多孔膜（如不锈钢、铜）可增强膜导热性，缓解TP现象。这些技术虽源于膜蒸馏（MD）领域，但需针对MARS中高粘度、腐蚀性吸收剂（如离子液体ILs）进行适配性优化。

微通道设计：仿生结构与涡流诱导

微通道是MARS中强化热质传递的关键部件，但高流速导致的压降问题不容忽视。仿生微通道（如分形结构、涡流诱导沟槽）可有效促进流体混合、降低摩擦系数，实现压降减少50%的同时提升吸收速率。未来需进一步探索微通道与膜界面的耦合传质机制。

未来展望：多尺度模拟与系统集成

当前MARS研究仍面临多重挑战：宏观模型难以精确描述膜-液界面复杂传输过程；实验室尺度膜组件尚未满足工业化需求；长期运行中的膜湿化、结垢机制尚不明确。未来需发展多尺度模拟工具（如PNM、CFD），开发高性能金属膜与仿生微通道，并推动MARS在船舶废热回收、太阳能制冷等场景的集成应用。

通过材料、模型与设计的协同创新，MARS有望成为下一代高效、紧凑、低碳制冷系统的核心解决方案。