上海電力大學吳韶飛博士、潘衛國教授團隊，聯合上海交通大學王麗偉教授團隊，揭示了金屬有機框架（MOFs）吸附飽和氨的微觀機理，通過計算篩選了高穩定性的氨吸附劑，構建了基于新型MOF-氨工質對的閉式吸附循環，顯著提高了極端氣候下的熱能轉換與儲存性能。1月8日，相關工作發表于《細胞》姊妹刊《物質》。

吸附式熱能轉換和儲存是高效利用太陽能和工業余熱等低品位熱能的關鍵技術之一。MOFs吸附劑具有高比表面積和孔體積以及清晰結構，而氨工質則具有寬溫區和高焓值等特點，基于MOF-氨工質對的固體吸附系統展示出高儲能密度和溫度適應性、低熱損失等優勢。如何構筑高性能吸氨的MOFs吸附劑和新型吸附循環，是破解極端氣候下可持續熱能轉換與儲存應用難題的關鍵。

根據MOFs吸氨的微觀機理和低濃度氨氣中的MOFs吸附穩定性規律，研究團隊探明了MOFs在飽和氨中的循環穩定性特征，并在飽和氨工況下進行了循環穩定性驗證。通過拓寬現有低濃度氨氣的壓力范圍，研究團隊預測了MOF-氨工質對的吸附性能，為后續熱能轉換與儲存性能的可行性分析指明方向。

研究團隊通過實驗和計算結果設計了五種MOF-氨工質對，并構建了基于該工質對的閉式吸附循環分別評價了熱泵、空調、制冰、長/短周期儲熱等場景下的性能，揭示了熱能轉換與儲存性能、解吸溫度、蒸發溫度和吸附溫度的內在關系。結果顯示，MOF-氨工質對在低溫環境的供熱場景下具有顯著性能優勢，為極端氣候下的實際應用提供了新思路。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.10.021

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