MOF基纳米复合材料：热交换器效率跃升的下一个突破口
2026-06-15 · 应用介绍 · 百灵威授权转载
在"双碳"目标驱动下，暖通空调与工业热管理系统的能效提升已成为工程技术领域的核心命题。热交换器作为能量传递的"血管"，其性能直接决定了整个系统的能耗水平。然而，传统金属热交换器长期面临三大"顽疾"：热阻大、易结垢、材料退化，导致换热效率下降 30%–50%，运维成本居高不下。
MOF-303 是一种由铝节点和吡唑二羧酸配体构筑的金属有机框架材料，近年来因其卓越的水吸附性能而备受关注。与传统的硅胶、沸石不同，MOF-303 在相对湿度低至 20% 的条件下即可高效吸水，并在 40–50 °C 的低温下轻松再生——这意味着它可以借助太阳能或工业余热驱动脱附过程，几乎无需额外耗电。
在《Nanomaterials》2025 年发表的一篇综述中，研究者对 MOF-303 及其石墨烯复合物（MOF-303/G）进行了丝管式热交换器涂层测试，结果显示其水吸附率高达 22%（单位克吸附剂吸附的水克数），远超传统硅胶材料。更值得关注的是，这种复合材料在 45 °C、60 °C 和 70 °C 的低温再生条件下，系统性能系数（COP）分别可达到 0.6264、1.02 和 1.20，其中在 70 °C 时高达 1.2，显著优于传统硅胶基系统。
百灵威供应同济大学吴一楠副教授的 MOF-303(Al)，可放大生产至千克级，为热交换器能效升级和低碳技术落地提供核心材料支撑。
产品优势及特点：
1. 20% 低 RH 即可高效吸水，覆盖极干燥工况- - MOF-303 在相对湿度低至 20% 条件下即可高效吸水，水吸附率达 22%（g/g），远超传统硅胶基吸附剂，显著拓宽热交换器适用气候范围。
2. 40–50 °C 低温再生，可由太阳能/工业余热驱动
- - MOF-303 在 40–50 °C 即可完成水蒸气脱附，MOF-303/G 复合材料在 70 °C 时 COP 高达 1.2，对比传统沸石需 200 °C+ 高温再生，节能优势显著。
3. 涂层工艺兼容丝管式热交换器，规模化可期
- - MOF-303/G 复合涂层已成功用于丝管式热交换器验证，批次性能稳定；百灵威可放大至千克级供应，为热交换器能效升级与低碳技术落地提供核心材料支撑（图1）。
图1 MOF-303/G 复合涂层在丝管式热交换器中的性能
应用定位：
1. 暖通空调（HVAC）系统- - MOF-303/G 涂层可显著提升空调系统能效，COP 达 1.0–1.2，适用于商用与家用空调、空气源热泵等需要高效除湿与回热的场景。
2. 工业余热回收
- - 40–70 °C 低温脱附特性与工业余热（烟气、冷却水、过程余热）温度区间高度匹配，可将低品位余热回收用于驱动热泵/制冷循环。
3. 太阳能驱动吸附式热泵
- - 可由太阳光直接驱动 MOF-303 脱附过程，实现近零耗电的吸附式热泵/制冷循环，为偏远地区、离网场景提供低碳供热与制冷方案。
推荐产品
| 品名 | CAS | 货号 |
|---|---|---|
| MOF-303(Al), BET surface area: 900-1300 m2/g MOF-303(Al) 金属有机骨架 | 2050043-41-7 | 9272497 |
参考文献
[1] Nadeem T B, Imran M, Tandis E. Applications of MOF-based nanocomposites in heat exchangers: innovations, challenges, and future directions[J]. Nanomaterials, 2025, 15(3): 205.相关阅读
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