电池废热驱动的闭环热共生大气水分收集系统

《Nature Communications》：Symbiotic heat sharing in MOF-based atmospheric water generators for battery thermal management and sorbent regeneration

　　

摘要

大气水分收集（AWH）受限于吸附剂再生所需的高能耗，而电池热管理则消耗了大量未被利用的低品位热量。在此，我们提出了一种将这两个系统进行整合的热共生架构。电池放电产生的废热通过脱附使MOF-303吸附剂层再生，而吸附过程则被动稳定电池温度。吸附剂的再生焓与电池的热输出相吻合，在?12至?20 A放电条件下触发脱附。在46分钟内，MOF温度超过50 °C，释放水蒸气，在密封系统中冷凝成水。与此同时，吸附过程从电池中吸收热量，使峰值温度降低约10 °C。值得注意的是，该集成系统实现了1.39 g g^?1 day^?1的产水速率，相比太阳能驱动系统提高了117%。有限元模拟验证了热传递动力学并识别了关键热效率参数。本研究建立了一个闭环热循环，将储能废热重新用于大气水分收集，无需太阳能加热即可实现吸附剂再生。该策略为通过内部热回收提高各种能源和环境系统的热效率提供了途径。