【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于金属有机骨架的水捕获设备优先权交叉引用本申请要求于2018年8月16日提交的澳大利亚临时专利申请第2018903009号的公约优先权，该澳大利亚临时专利申请的内容应被理解为通过此引用并入本文。
本专利技术总体上涉及一种设备、方法和系统，该设备、方法和系统利用水吸附金属有机骨架复合材料(wateradsorbentmetalorganicframeworkcomposite)来捕获含水气体诸如大气的水分(watercontent)。在一种形式中，本专利技术被配置成用于变温集水(temperatureswingwaterharvesting)。在另一种形式中，本专利技术可以被配置成用于使用磁性骨架复合材料(MFC)的磁感应摆动集水(magneticinductionswingwaterharvesting)，该磁性骨架复合材料是在金属有机骨架和磁性材料之间形成的复合材料。然而，应理解，本专利技术可以用于利用水吸附金属有机骨架复合材料的其他集水应用。专利技术背景对本专利技术的背景的以下讨论意图有助于对本专利技术的理解。然而，应理解，该讨论不是确认或承认所提及的任何材料是如在本申请的优先权日公布的、已知的或公知常识的一部分。在世界许多地方，特别是在干燥或干旱的环境中，水可以是稀缺资源。然而，大气中的水蒸气和水滴是一种可以被捕获以增加全球的水供应的自然资源。先前已经开发了多种大气水捕获系统，这些大气水捕获系统包含可以捕获和释放水的吸附剂材料，例如通过使用太阳能或其他外部手段加热吸附剂材料...
【技术保护点】
1.一种用于从含水气体中捕获水分的设备，所述设备包括：/n壳体，所述壳体具有所述含水气体能够流入其中的入口；/n水吸附剂，所述水吸附剂被封闭在所述壳体内，所述水吸附剂包括至少一种能够从所述含水气体中吸附水分的水吸附金属有机骨架复合材料；以及/n水解吸装置，所述水解吸装置与所述水吸附剂接触和/或围绕所述水吸附剂，所述水解吸装置在(i)停用状态和(ii)激活状态之间是选择性地可操作的，在所述激活状态中，所述装置被配置成向所述水吸附剂施加热量、减压或其组合，以从所述水吸附剂中解吸水分。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180816 AU 20189030091.一种用于从含水气体中捕获水分的设备，所述设备包括：
壳体，所述壳体具有所述含水气体能够流入其中的入口；
水吸附剂，所述水吸附剂被封闭在所述壳体内，所述水吸附剂包括至少一种能够从所述含水气体中吸附水分的水吸附金属有机骨架复合材料；以及
水解吸装置，所述水解吸装置与所述水吸附剂接触和/或围绕所述水吸附剂，所述水解吸装置在(i)停用状态和(ii)激活状态之间是选择性地可操作的，在所述激活状态中，所述装置被配置成向所述水吸附剂施加热量、减压或其组合，以从所述水吸附剂中解吸水分。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述水解吸装置包括至少一个与所述水吸附剂直接导热接触的传热装置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述传热装置与加热装置导热接触。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述传热装置包括至少一个从所述加热装置延伸到所述水吸附剂的传热元件。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其中所述加热装置包括至少一个珀尔帖装置(热电热泵)。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述珀尔帖装置能够将填充床加热到至少50℃，优选地加热到至少60℃，并且更优选地加热到50℃和80℃之间。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的设备，其中所述水吸附剂被容纳在所述传热装置的至少一部分内或者被包覆在所述传热装置的至少一部分上。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的设备，其中所述传热装置包括散热器，优选地具有板或翅片布置的散热器。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的设备，其中所述传热装置包括多个间隔开的传热元件，并且其中所述水吸附剂作为填充床被容纳在至少两个传热元件之间。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述传热元件包括平面支撑元件，所述平面支撑元件优选地选自板或翅片中的至少一种。
11.根据权利要求9或10所述的设备，还包括至少一个流体置换装置，以驱动流体流通过所述填充床，所述流体置换装置优选地包括至少一个风扇。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述流体置换装置产生至少3m3/h，优选地3m3/h至300m3/h的通过所述填充床的流体流。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，还包括用于冷却来自所述水吸附剂的产物气体流的冷凝器系统。
14.根据权利要求5或6或当从属于权利要求5或6时权利要求7至13中任一项所述的设备，其中每个珀尔帖装置具有热侧和冷侧，其中每个珀尔帖装置的所述热侧与至少一个散热器热连通，并且每个珀尔帖装置的所述冷侧形成所述冷凝器系统的一部分。
15.根据权利要求14所述的设备，其中每个珀尔帖装置的所述冷侧与至少一个传热装置热连通，优选地与至少散热器热连通。
16.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述入口包括至少一个流体密封件，所述流体密封件从允许气体流过所述入口的打开位置可移动到其中所述入口基本上对气流密封关闭的关闭位置。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述流体密封件包括至少一个可活动门，优选地至少一个可枢转的板或翼部，更优选地至少一个百叶窗。
18.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述水吸附剂是金属有机骨架复合材料，包含：
至少50wt％的水吸附金属有机骨架；和
至少0.1wt％的亲水性粘合剂。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述金属有机骨架复合材料包括被施加至所述水解吸装置的表面的涂层。
20.根据权利要求18所述的设备，其中所述金属有机骨架复合材料包括具有至少一个大于0.5mm的平均尺寸的成形的水吸附复合体。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述成形的水吸附复合体具有至少一个大于0.8mm，优选地至少1mm，优选地至少1.2mm，并且还更优选地至少1.5mm的平均尺寸。
22.根据权利要求20或21所述的设备，其中所述成形的水吸附复合体的平均宽度、平均深度和平均高度中的每一个均大于0.5mm，优选地大于1mm。
23.根据权利要求20、21或22所述的设备，其中所述成形的水吸附复合体包括具有圆形或规则多边形横截面形状的长形体。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的设备，其中所述成形的水吸附复合体包括具有三角形横截面形状，优选地等边三角形横截面形状的长形体。
25.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述水吸附金属有机骨架包括以下中的至少一种：富马酸铝、MOF-801、MOF-841、包括Co2Cl2BTDD的M2Cl2BTDD、Cr-soc-MOF-1、MIL-101(Cr)、CAU-10、碱金属(Li+，Na+)掺杂的MIL-101(Cr)、MOF-303、MOF-573、MOF-802、MOF-805、MOF-806、MOF-808、MOF-812或其混合物。
26.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述水吸附金属有机骨架包括多个多齿配体，其中至少一个配体选自基于富马酸盐或3,5-吡唑二羧酸(H3PDC)的配体。
27.根据权利要求26所述的设备，其中金属离子选自Fe3+、Li+、Na+、Ca2+、Zn2+、Zr4+、Al3+、K+、Mg2+、Ti4+、Cu2+、Mn2+至Mn7+、Ag+或其组合，优选地Zr4+、Al3+或其组合。
28.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述水吸附金属有机骨架包括富马酸铝。
29.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述水吸附金属有机骨架具有至少2nm，优选地大于5nm的孔径。
30.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述水吸附金属有机骨架具有小于800μm，优选地小于600μm，并且更优选地小于500μm的粒径。
31.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述成形的水吸附金属有机骨架具有至少700m2/g，优选地大于800m2/g的平均表面积。
32.根据权利要求18至24所述的设备，其中所述亲水性粘合剂包括亲水性纤维素衍生物，优选地烷基纤维素衍生物、羟烷基纤维素衍生物或羧烷基纤维素衍生物。
33.根据权利要求18至24中任一项所述的设备，其中所述亲水性粘合剂选自以下中的至少一种：羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、乙基羟乙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素(CMC)或聚乙烯醇(PVA)。
34.根据权利要求18至24、32或22中任一项所述的设备，包含在0.2wt％和5wt％之间的亲水性粘合剂，优选地在0.5wt％和3wt％之间的亲水性粘合剂，更优选地在0.8wt％和2wt％之间的亲水性粘合剂，优选地约1wt％的亲水性粘合剂。
35.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述水吸附金属有机骨架具有小于500μm，优选地小于300μm，更优选地小于212μm，并且还更优选地小于150μm的粒径。
36.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述水吸附金属有机骨架具有在20μm和100μm之间，优选地在40μm和80μm之间的平均粒径。
37.根据权利要求18至24所述的设备，还包含少于0.5wt％的润滑剂，优选地少于0.1wt％的润滑剂。
38.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述水吸附剂由成形的水吸附复合体形成，所述成形的水吸附复合体包含至少50wt％的水吸附金属有机骨架和从0.2wt％至10wt％的具...
【专利技术属性】
技术研发人员：泽维尔·穆莱特，克里斯蒂娜·康斯塔斯，A·桑顿，马蒂亚斯·赫塞尔曼，斯蒂芬·赫尔曼，
申请(专利权)人：联邦科学与工业研究组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU
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