Warmteterugwinning (zonne-energie, warmtepomp, airconditioning, koeling) is een belangrijk onderzoeksfocus op het verminderen van het stroomverbruik en het aanmoedigen van duurzame ontwikkeling. Zelfs als waterterugwinning en -afgifte met behulp van nanoporeuze materialen een betrouwbare strategie is om dit doel te bereiken, het ontwikkelen van nieuwe energie-efficiënte processen blijft een uitdaging. Onderzoekers van het Parijse instituut voor poreuze materialen (CNRS, ENS Parijs, ESPCI Paris/PSL University) en van het Charles Gerhardt Institute in Montpellier (Université Montpellier/CNRS/ENSCM) hebben een nieuw hybride poreus materiaal ontdekt dat robuust is en gesynthetiseerd via een "groene chemie"-route. In Natuur Energie , ze melden dat dit nieuwe materiaal veel efficiënter is dan enig ander waterabsorberend middel, met een hoge opslagcapaciteit en een lagere regeneratietemperatuur.

Het gebruik van watersorptie (d.w.z. moleculen die water aan het oppervlak kunnen binden) is veelbelovend voor warmteterugwinning uit industriële processen en zonne-energie. De typische temperatuur van interne warmwatersystemen met een WKK-producent is niet hoger dan 63°C, en het kan worden gebruikt voor koelsystemen en warmtepompen. De huidige processen zijn gebaseerd op anorganische poreuze commerciële adsorbentia (zeolieten of verwante vaste stoffen) die lijden aan hoge regeneratietemperaturen en/of beperkte porievolumes, wat leidt tot energie-inefficiënte systemen.

Om deze nadelen te overwinnen, onderzoekers van het Paris porous materials Institute en van het Charles Gerhardt Institute in Montpellier ontwierpen een nieuwe hydrofiele nanoporeuze hybride vaste stof met grote poriën, gemaakt van zirkoniumoxoclusters:Zr-MOF, die een reeks parameters combineert die een veel hogere watersorptieprestatie opleveren. Voor koelprocessen, de algehele prestaties zijn niet alleen afhankelijk van de verdampings- en condensatietemperaturen van water, maar ook op adsorptie (exotherme) en desorptie (endotherme) temperaturen, de opslagcapaciteit, stabiliteit en kinetiek van warmtewisseling, onder andere.

De nieuwe Zr-MOF vertoont een microporeuze structuur die zeer stabiel is in aanwezigheid van heet water. Het vertoont een zeer uitgesproken hydrofiel gedrag met aanzienlijke warmte-uitwisselingen en een poriegrootte die voldoende is om een ​​grote hoeveelheid water te adsorberen en ook een lagere regeneratietemperatuur tijdens de desorptiestap ( <65°C). Onderzoekers van het Korean Research Institute of Chemical Technology (KRICT) hebben energetische prestatieberekeningen uitgevoerd (verhouding van de energie die uit de verdamper wordt gehaald en de energie die nodig is om het adsorbens te regenereren). Deze analyse onthulde dat de vaste stof tot nu toe efficiënter is dan alle andere geëvalueerde poreuze materialen voor dit type toepassing. Het moet leiden tot de ontwikkeling van een nieuwe generatie koelprocessen om zonne-energie of zelfs energie uit warmtebronnen die verband houden met menselijke activiteiten, terug te winnen.