Le strategie di sintesi e le applicazioni AME degli HPG. Credito:NIMTE
L'esplosione demografica globale ha innescato un'enorme domanda di acqua dolce ed energia. Nonostante i grandi progressi nello sviluppo della tecnologia, il raggiungimento della sostenibilità dell'acqua dolce e dell'energia rimane ancora difficile.
L'atmosfera contiene un'abbondante umidità atmosferica che raggiunge fino a 12.900 chilometri cubi, sei volte il volume totale dei fiumi globali. L'umidità atmosferica può soddisfare tutte le richieste di energia e di acqua dolce se sfruttata efficacemente; tuttavia, viene spesso ignorato.
La tecnologia emergente di sfruttamento dell'umidità atmosferica (AME) è un'alternativa promettente per alleviare la crisi globale dell'acqua dolce e dell'energia. Beneficiando delle loro proprietà fisiche e chimiche altamente sintonizzabili, delle caratteristiche porose e rigonfiabili uniche e della facile integrabilità con additivi funzionali, i gel polimerici igroscopici (HPG) caratterizzati da reti polimeriche tridimensionali (3D) sono stati considerati materiali desiderabili per AME.
Sulla base dei precedenti studi riportati sugli HPG, il Prof. Chen Tao e i colleghi del Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) hanno sistematicamente riassunto i recenti progressi negli HPG con particolare attenzione al meccanismo igroscopico , strategia di progettazione e preparazione e applicazioni AME pertinenti.
Nella recensione, pubblicata in Materia , hanno svelato il meccanismo igroscopico degli HPG, che prevede due processi simultanei, ovvero l'intrappolamento dell'umidità e lo stoccaggio dell'acqua.
Vengono anche discusse strategie di sintesi versatili per HPG, inclusa la costruzione di strutture porose in gel idrofili, la miscelazione di componenti igroscopici all'interno di reti polimeriche, ecc.
Inoltre, integrazioni razionali di additivi funzionali nelle loro reti attraverso la chimica della gelificazione possono conferire agli HPG varie proprietà per sfruttare l'umidità catturata per diverse applicazioni all'avanguardia per la gestione dell'energia e la generazione di acqua dolce, che coinvolgono la produzione di carburante, la gestione termica, la generazione di elettricità, l'igrocromismo, la raccolta di acqua dolce , e irrigazione agricola.
Inoltre, sono state illustrate le attuali sfide di sviluppo e le tendenze future degli HPG, riguardanti prestazioni igroscopiche relativamente basse e stabilità strutturale, rigenerazione incompleta dopo l'idratazione, nonché costi di fabbricazione, fattibilità commerciale e tecnologie di produzione concettuali. + Esplora ulteriormente
