比沙漠還干的空氣，是怎么“造”出來(lái)的？這項(xiàng)“超級(jí)除濕”技術(shù)破解行業(yè)“卡脖子”難題

時(shí)間：2025-09-09 09:54:58 作者：GBWindows 來(lái)源：行業(yè)網(wǎng)站閱讀：492

內(nèi)容摘要：當(dāng)你在黃梅天抱怨家里潮濕時(shí)，鋰電池工廠里正上演著一場(chǎng)“濕度戰(zhàn)爭(zhēng)”——空氣中哪怕一絲多余的水分，都可能讓價(jià)值不菲的電池報(bào)廢。上海交通大學(xué)代彥軍教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“低露點(diǎn)固體吸附高效除濕技術(shù)”，就像給這些精密工廠裝上了“超級(jí)除濕器”，能把空氣干燥到沙漠濕度千分之一的程度，不僅打破了國(guó)外壟斷，更讓我國(guó)鋰電池、航空航天等關(guān)鍵行業(yè)用...

當(dāng)你在黃梅天抱怨家里潮濕時(shí)，

鋰電池工廠里正上演著一場(chǎng)“濕度戰(zhàn)爭(zhēng)”

——空氣中哪怕一絲多余的水分，

都可能讓價(jià)值不菲的電池報(bào)廢。

上海交通大學(xué)代彥軍教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“低露點(diǎn)固體吸附高效除濕技術(shù)”，就像給這些精密工廠裝上了“超級(jí)除濕器”，能把空氣干燥到沙漠濕度千分之一的程度，不僅打破了國(guó)外壟斷，更讓我國(guó)鋰電池、航空航天等關(guān)鍵行業(yè)用上了“中國(guó)造”的核心設(shè)備。

比沙漠還干的空氣

是怎么“造”出來(lái)的？

“這項(xiàng)技術(shù)的主要應(yīng)用背景是需要干燥空氣的工廠，像半導(dǎo)體、鋰電池等行業(yè)，固體電池的生產(chǎn)過(guò)程需要空氣含水量極低，否則的話產(chǎn)品良率和性能會(huì)明顯下降，或者說(shuō)將來(lái)的使用壽命會(huì)較快衰減，那么這個(gè)露點(diǎn)要達(dá)到-60℃，通俗來(lái)說(shuō)就是一種極端干燥的空氣，所以對(duì)除濕有很大的挑戰(zhàn)?！贝鷱┸娊淌谶@樣解釋低露點(diǎn)固體吸附高效除濕關(guān)鍵技術(shù)的特別之處。

在寧德時(shí)代的鋰電車(chē)間，這項(xiàng)技術(shù)每天都在創(chuàng)造“干燥奇跡”。這里的空氣露點(diǎn)被控制在-20℃以下——而-60℃露點(diǎn)下濕度意味著每公斤空氣中的水分不到0.01克，此時(shí)沙漠環(huán)境的濕度已經(jīng)是它的1000倍。這樣極致的干燥，靠傳統(tǒng)空調(diào)根本做不到，過(guò)去只能依賴(lài)瑞典、美國(guó)、日本等國(guó)家的進(jìn)口除濕設(shè)備，不僅價(jià)格昂貴，還無(wú)法擺脫對(duì)外技術(shù)依賴(lài)。

此外，目前低露點(diǎn)除濕技術(shù)常用的除濕轉(zhuǎn)輪與高壓吸附塔還存在吸附材料固化差、深度除濕能力弱、系統(tǒng)運(yùn)行能耗高等突出難題，且核心技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷。

如何突破這些“卡脖子”的技術(shù)瓶頸？

代彥軍告訴記者，他們?cè)诜肿雍Y等材料基礎(chǔ)上“加料”，嵌入鹵素鹽增強(qiáng)吸濕能力，并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了靜電噴涂加溶膠凝膠沉積的“特殊工藝”，把材料牢牢固定在陶瓷或金屬基材上。整個(gè)過(guò)程花了10年，前后嘗試了幾十種材料，才解決了這一領(lǐng)域“材料易脫落、性能衰減快”等世界性難題。

更巧妙的是“控溫魔法”。就像人運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)熱，材料吸濕也會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度升高，影響除濕效果。團(tuán)隊(duì)給系統(tǒng)加了“中間冷卻”裝置，就像給除濕設(shè)備裝了“散熱器”，讓它一邊高效吸水，一邊“降溫退燒”。這項(xiàng)創(chuàng)新使得相同除濕量下兩級(jí)除濕轉(zhuǎn)輪再生溫度比單級(jí)轉(zhuǎn)輪低30℃以上，再生能耗顯著降低，令除濕能效提高約70%。

該成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用于鋰電生產(chǎn)工藝除濕，累計(jì)運(yùn)行設(shè)備超10000臺(tái)?！斑@個(gè)技術(shù)就是直擊痛點(diǎn)——提高能效、節(jié)省成本，像鋰電池40%的生產(chǎn)工藝用電都是用于除濕，某大型鋰電生產(chǎn)車(chē)間用了我們這項(xiàng)技術(shù)后，一年能省幾百萬(wàn)電費(fèi)?！?/span>

從“跟跑”到“領(lǐng)跑”

科研路上的“十年磨一劍”

“20年前做環(huán)保空調(diào)探索時(shí)，我就覺(jué)得除濕技術(shù)大有可為?！贝鷱┸姷目蒲谐跣?，源于對(duì)“不用氟利昂的綠色空調(diào)”的探索。那時(shí)沒(méi)人想到，這項(xiàng)“小眾研究”會(huì)在今天成為新能源產(chǎn)業(yè)的“剛需”。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式增長(zhǎng)，但除濕核心設(shè)備曾100%依賴(lài)進(jìn)口。“寧德時(shí)代的供應(yīng)商找到我們時(shí)，說(shuō)進(jìn)口設(shè)備相比國(guó)產(chǎn)設(shè)備足足貴了一倍以上?！痹谶@樣的背景下，代彥軍團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地提出了一種變溫變壓集成式深度除濕技術(shù)，通過(guò)對(duì)熱量、濕度和壓力的綜合調(diào)控，結(jié)合各除濕環(huán)節(jié)流程創(chuàng)新與溫度壓力優(yōu)化，在滿足出口空氣露點(diǎn)要求的同時(shí)，成功擺脫了傳統(tǒng)低露點(diǎn)除濕技術(shù)對(duì)高溫和高壓的依賴(lài)。

該技術(shù)可滿足鋰電生產(chǎn)工序、航空航天實(shí)驗(yàn)環(huán)境等對(duì)濕度的多樣化需求，除濕能力強(qiáng)，調(diào)節(jié)靈活，出口露點(diǎn)可低至-70℃，吸附壓力從3-5bar降低到低于2bar，總能耗降低55%以上。如今，他們的技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品已占據(jù)國(guó)內(nèi)鋰電行業(yè)53%的市場(chǎng)份額，打破了國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的技術(shù)空白。

上海交通大學(xué)趙耀博士跟著代彥軍做了16年科研，最難忘的是攻克涂覆工藝的日子?！安牧辖裉煺车美?，明天可能就掉了，反復(fù)失敗時(shí)，老師從不說(shuō)‘你怎么又做錯(cuò)了’，只說(shuō)‘再試試換個(gè)思路’，始終保持著耐心?！边@種包容的氛圍，讓團(tuán)隊(duì)熬過(guò)失利的低谷。如今，趙耀成了技術(shù)轉(zhuǎn)化的核心力量，團(tuán)隊(duì)里先后走出十幾位博士，有的進(jìn)入中科院繼續(xù)科研，有的把技術(shù)帶到華為等企業(yè)做更多拓展應(yīng)用。

“科研不能關(guān)起門(mén)來(lái)做。”代彥軍除了求實(shí)創(chuàng)新，也非常注重國(guó)際合作，他們?cè)腿毡敬蠼鸷献鳎@對(duì)方授予“技術(shù)合作金獎(jiǎng)”，代彥軍還與德國(guó)斯圖加特大學(xué)、新加坡國(guó)立大學(xué)的教授就高效吸附除濕技術(shù)開(kāi)展長(zhǎng)期交流合作。

一項(xiàng)技術(shù)

如何改變我們的未來(lái)？

在某航天風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室里，這套技術(shù)正為航天器模擬“太空干燥環(huán)境”；在新加坡濱海灣花園，它用余熱驅(qū)動(dòng)除濕和再生循環(huán)，為人們保證了一年四季的舒適；未來(lái)，它或許還會(huì)出現(xiàn)在你家的地下室——雖然現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的家用除濕產(chǎn)品價(jià)格是普通除濕機(jī)的兩倍，但團(tuán)隊(duì)正努力降低成本。

目前，這套技術(shù)已經(jīng)顯著拓展了固體吸附除濕的傳統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景，有力推動(dòng)了除濕原理、工藝及裝備發(fā)展，在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的引領(lǐng)下助力節(jié)能減碳，產(chǎn)生了重大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

“不能止步于此，我們還有很多可以提升的空間，比如海上風(fēng)電的風(fēng)力發(fā)電機(jī)里，潮濕環(huán)境很容易導(dǎo)致金屬腐蝕和電路短路，我們的技術(shù)是不是能派上用場(chǎng)；化工制藥的精密反應(yīng)，使用這種‘定制干燥空氣’是不是能更高效節(jié)能；以后遇到黃梅天，我們居民的家里再也不用擔(dān)心除濕效果，這些課題都可以再進(jìn)一步深入?！?/span>

在代彥軍眼里，技術(shù)的邊界還在不斷拓展。他們正嘗試把太陽(yáng)能和除濕系統(tǒng)結(jié)合，“以后用陽(yáng)光就能驅(qū)動(dòng)，更環(huán)?！保贿€計(jì)劃引入AI技術(shù)，在篩選材料等方面加快速度，讓系統(tǒng)像“智能管家”一樣自動(dòng)調(diào)節(jié)濕度。

這項(xiàng)獲得2024年度上海市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的成果，早已不只是實(shí)驗(yàn)室里的一個(gè)研究。近三年，它創(chuàng)造了29.5億元的直接經(jīng)濟(jì)效益，更讓我國(guó)在低露點(diǎn)除濕領(lǐng)域從“跟跑者”變成“規(guī)則制定者”，代彥軍透露，他們團(tuán)隊(duì)目前正參與編寫(xiě)新的工業(yè)除濕機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)還即將出版除濕領(lǐng)域?qū)Ｖ?/span>

“做科研就像除濕，要耐得住‘干燥’的寂寞，才能等到‘濕潤(rùn)’的成果。”代彥軍的這句話，或許正是這項(xiàng)技術(shù)背后最動(dòng)人的注腳。

來(lái)源 | 新聞晨報(bào) 記者王麗芳

編輯 | 吳繁

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