上海交大王丽伟教授团队发现金属有机框架-氨工质对用于热能转换与储存的优越性

　　

近日，上海交通大学机械与动力工程学院王丽伟教授团队在Nature Reviews Materials上发表“MOF-ammonia working pairs in thermal energy conversion and storage”评论文章，阐述了金属有机框架（MOF）—氨工质对用于极端气候下高效制冷与储热的优势，总结了高稳定性和高吸附量MOFs的合成策略和性能评价方法，展望了该工质对未来的发展方向。机械与动力工程学院博士研究生吴韶飞为论文第一作者，王丽伟教授为通讯作者。

由全球温室效应导致的极端气候频发，人们对冷热量的需求激增，如何在极端气候下提供大量不依赖于化石燃料的冷热能，用于室内的高效制冷与供热是目前产学研界所面临的重要挑战之一。热驱动的吸附式制冷与储热技术无需消耗高品位电能，其中由吸附质与吸附剂组成的工质对是该技术高效应用的核心材料。而氨作为一种具有宽工作温区和绿色环保的自然吸附质受到关注。MOF-氨工质对因其可调的吸附势、主客体相互作用以及多孔结构的可设计性，在极端气候下展示出优异的温度适应性。

MOF-氨工质对在极端气候下用于热能转换和储存的示意图

金属有机框架（MOF）作为一种由金属节点和有机配体自组装形成的具有周期性晶体结构的多孔聚合物，表现出超高的比表面积、巨大的孔体积、可设计的清晰结构以及极佳的吸附性能，因此在气体吸附分离、催化、靶向医疗、传感、能源等领域得到了广泛应用。然而，MOFs在饱和氨气氛中的碱稳定性和吸附能力等方面，仍难以满足其在吸附系统中的实际应用要求。论文强调了金属-有机框架（MOF）-氨工作对在极端气候下进行高效制冷与储热的优势，并讨论了设计具有高稳定性和高吸附能力的MOFs的合理策略以及未来的发展方向，这为解决上述挑战提供了新思路，也为可持续的冷热量和氨燃料的灵活管理带来了机遇。论文得到了国家自然科学基金杰出青年项目的资助。

高稳定性和高吸附量MOFs的合理设计策略

王丽伟教授团队主要从事吸附制冷、长周期储热、ORC发电、二氧化碳捕集以及液流电池储电等方面的研究，近年来，主持承担了国家杰出青年基金/优秀青年基金、国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目课题等科研项目十余项，在Nature Reviews Materials, Energy Storage Materials, Small, Chemical Engineering Journal等期刊发表相关论文两百余篇。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41578-023-00593-7

作者：

制冷与低温工程研究所

供稿单位：

机械与动力工程学院