【引言】
利用能源進行制冷應用是一個非常重要并且具有挑戰(zhàn)性的研究方向。用水作為冷卻劑的超低溫驅動吸附式制冷機(ADCs)是一種環(huán)保的選擇,。開發(fā)了新型材料,，吸附式制冷機正在重新成為設備。這些材料使用了以前無法實現(xiàn)的低驅動溫度,，并保持了高制冷輸出,，同時僅使用水作為制冷劑。其中,，金屬有機物結構（MOF）這一類吸附劑的吸水性能對這一應用很有效,。但在實際條件下長期使用時，擁有高穩(wěn)定性的,，只有少數(shù)的MOF,。
【成果介紹】
以水為制冷劑的超低溫驅動（TDriving<80°C）吸附式電池冷卻器（ADC）是一種環(huán)境友好的選擇。Dirk Lenzen等人發(fā)現(xiàn)了一種納米級金屬有機物結構（MOF）,，[Al(OH)(C6H2O4S)],，即CAU-23，具有良好的吸附性能（使用Linseis STA PT 1600進行熱重分析）,。當p/p0 約為0.3時,，其吸水量在0.37 gH2O/g吸附劑，循環(huán)穩(wěn)定性至少為5000個循環(huán),。重要的是,，這種材料的驅動溫度可以降到60°C，這樣就可以利用大部分未使用的熱源,，并能更有效地利用能源,。這些優(yōu)異的性能是由于其*的晶體結構，可由單晶電子衍射明確得到,。通過蒙特卡羅模擬,，在原子水平上揭示了CAU-23的吸水機理。CAU-23具有綠色合成的特點,，是實現(xiàn)超低溫驅動ADC器件的理想材料,。
【圖文導讀】
圖1：CAU-23晶體結構的測定及其細節(jié),。a. CAU-23的SEM圖像。b. 利用CAU-23納米單晶cRED數(shù)據(jù)重建的3D倒易晶格,。c. 正,、共角AlO6多面體的重復，形成了CAU-23的無機結構單元,。d. 沿著[010]投影的CAU-23的完整結構,；為了清楚起見，省略水分子,。
圖2：CAU-23的吸水性能,。a. 在三種不同溫度下記錄的吸水等溫線（填充符號=吸附；空心符號=解吸）,。b. 不同相對水壓下CAU-23的PXRD圖譜,。
圖3：CAU-23通道內(nèi)吸附水分子的優(yōu)先排列。a. 一個吸附水分子與兩個相鄰的μ-OH位點相互作用,，形成強氫鍵,。b.沿CAU-23通道橫截面繪制的氫鍵聯(lián)接水分子的聚集,。c. 裝水渠道俯視圖,。
圖4：在5000次循環(huán)穩(wěn)定性測量前后，CAU-23涂層的完整性證明,。a. CAU-23在5000次吸附循環(huán)之前（紅色）和之后（藍色）的PXRD圖譜,。基于晶體結構計算的圖譜（黑色）,。b. 重量法測定5000次循環(huán)穩(wěn)定性測定前后CAU-23涂層吸水能力與純納米粉體的比較,。
圖5：CAU-23的ADC溫度邊界和制冷性能系數(shù)的計算，及與選定新材料的比較,。不同溫度下計算的用于ADC裝置的吸附(a)和解吸(b)循環(huán)的CAU-23負載,。
c. 計算不同驅動溫度下的COP值（假設預期冷卻溫度為10°C，后冷卻溫度為30°C）,。
d. 選定化合物在40℃下的吸水曲線,。
【結論】
CAU-23是超低溫吸附式制冷機的理想材料。它使此類設備所需的驅動溫度降低至60°C,，同時具有0.37 gH2O/g吸附劑的高吸收容量,，并提供10°C的低冷卻溫度。CAU-23顯著的優(yōu)點是在60～70°C的驅動溫度下可以很容易地實現(xiàn),，而不會損失性能,，為更多廢熱或太陽能熱的利用鋪平道路。CAU-23驅動溫度低,、吸水能力高,、在低驅動溫度下具有的性能系數(shù)和優(yōu)異穩(wěn)定性,，優(yōu)于迄今為止在ADC應用中考慮的其他所有微孔材料。同時,，其綠色合成具有擴大規(guī)模的潛在性,，為工業(yè)應用提供了可行的前景。
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