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来自德州农工大学的一支科研团队近来提高了一种聚合物的除湿功率,这有助于开宣布碳脚印更小的节能体系。 在炽热的夏天午后,暖通空调(HVAC)体系协助人们脱节酷热和湿润。这些体系中通常会带有除湿机,可是现在并不节能,耗费了商业和住所比特币价格修建中约 76% 的电力。
在一项新的研讨中,德州农工大学的研讨人员描绘了一种名为"聚酰亚胺"(polyimides)的有机资料,这种资料在枯燥空气时耗费的能量较少。此外,研讨人员还表明,根据聚酰亚胺的 除湿 机能够下降HVAC体系的价格,现在HVAC体系的价格为数千美元。
Artie McFerrin 化学工程系 Artie McFerrin 部分的 McFerrin 教授、Hae-Kwon Jeong 表明:"在这项研讨中,咱们采用了一种现有的、适当巩固的聚合物,然后提高了它的除湿功率。咱们以为,这些根据聚合物的膜,将有助于开发下一代的暖通 空调 和除湿机技能,不只比当时的体系更高效,而且碳脚印更小"。
这项研讨结果宣布在《Membrane Science》期刊上。除湿机能够将空气中的水分去除到舒适的枯燥程度,然后改进空气质量,消除尘螨,以及其他有用的功用。最常见的除湿机运用的是制冷剂。这些化学物质经过冷却空气并下降其带着水分的才能来除湿。但是,尽管制冷剂很受欢迎,但它是温室气体的来历,是全球变暖的首要首恶。
作为除湿的代替资料,被称为沸石的天然资料因其枯燥效果而被广泛考虑。与制冷剂不同,沸石是一种枯燥剂,能够在其吸水孔或亲水孔中吸收水分。尽管这些无机资料是绿色环保的,而且具有优异的除湿功能,但沸石类除湿剂也带来了本身的应战。
Jeong 表明:"沸石膜的一大问题是扩展规划。首要,沸石的组本钱钱很高。另一个问题来自于沸石的机械特性。它们很软弱,需求十分好的支撑结构,而这些结构适当贵重,然后推高了全体本钱"。
Jeong和他的团队转向了一种名为聚酰亚胺的高性价比有机资料,这种资料以其高刚性和对热和化学品的耐受性而出名。在分子水平上,这些高功能聚合物的根本单元是以长链衔接在一起的重复的环形亚胺基团。Jeong说,酰亚胺之间的吸引力赋予了聚合物特有的强度,然后比机械强度弱的沸石更有优势。
但聚酰亚胺资料的除湿功能需求增强。研讨人员首要将聚酰亚胺分子小心谨慎地涂改在几纳米宽的氧化铝平台上,发明了一层薄膜。接下来,他们将这种薄膜放在高浓度的氢氧化钠溶液中,引发了一个名为水解的化学进程。该反响使酰亚胺分子基团开裂,成为亲水性的。当在高倍显微镜下调查时,研讨人员发现,水解反响会导致聚酰亚胺资料内构成引水的浸透通道或高速公路。
当Jeong的团队对他们的增强资料进行除湿测验时,他们发现他们的聚酰亚胺膜对水分子的浸透性十分强。换句话说,该膜能够经过在浸透通道中捕获空气中剩余的水分。研讨人员指出,这些膜能够接连运转,而不需求再生,由于被困的水分子是经过安装在规范除湿机内的真空泵从另一侧脱离的。
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