Värmeåtervinning (solenergi, värmepump, luftkonditionering, kylning) är ett viktigt forskningsfokus för att minska energiförbrukningen och uppmuntra hållbar utveckling. Även om vattenåtervinning och utsläpp med nanoporösa material är en pålitlig strategi för att uppnå detta mål, Att utveckla nya energieffektiva processer är fortfarande en utmaning. Forskare från institutet för porösa material i Paris (CNRS, ENS Paris, ESPCI Paris/ PSL University) och från Charles Gerhardt Institute i Montpellier (Université Montpellier/CNRS/ENSCM) har upptäckt ett nytt hybridporöst material som är robust och syntetiserat genom en "grön kemi"-väg. I Naturenergi , de rapporterar att detta nya material är mycket effektivare än någon annan vattenadsorbent, med hög lagringskapacitet och lägre regenereringstemperatur.

Användningen av vattensorption (dvs. molekyler som kan fixera vatten vid ytan) är lovande för värmeåtervinning från industriella processer och solenergi. Den typiska temperaturen för interna varmvattensystem som involverar en kraftvärmeproducent överstiger inte 63°C, och den kan användas för kylsystem och värmepumpar. Nuvarande processer är baserade på oorganiska porösa kommersiella adsorbenter (zeoliter eller relaterade fasta ämnen) som lider av höga regenereringstemperaturer och/eller begränsade porvolymer vilket leder till energiineffektiva system.

För att övervinna dessa nackdelar, forskare från institutet för porösa material i Paris och från Charles Gerhardt-institutet i Montpellier designade en ny hydrofil nanoporös hybridfast substans med stora porer, gjord av zirkoniumoxokluster:Zr-MOF, som kombinerar en uppsättning parametrar som ger mycket högre vattensorptionsprestanda. För kylningsprocesser, den totala prestandan beror inte bara på förångnings- och kondensationstemperaturer för vatten, men också på adsorptions- (exotermiska) och desorptions- (endotermiska) temperaturer, lagringskapaciteten, stabilitet och kinetik för värmeväxling, bland andra.

Den nya Zr-MOF uppvisar en mikroporös struktur som är mycket stabil i närvaro av varmt vatten. Den visar ett mycket uttalat hydrofilt beteende med betydande värmeväxlingar och en porstorlek som är tillräcklig för att adsorbera stora mängder vatten och även en lägre regenereringstemperatur under desorptionssteget ( <65°C). Forskare från Korean Research Institute of Chemical Technology (KRICT) har utfört energiprestandaberäkningar (förhållandet mellan energin som tas från förångaren och den energi som behövs för att regenerera adsorbenten). Denna analys visade att det fasta ämnet är mer effektivt än något annat utvärderat poröst material hittills för denna typ av tillämpning. Det bör leda till utvecklingen av en ny generation av kylningsprocesser för att återvinna solenergi eller till och med energi från värmekällor relaterade till mänskliga aktiviteter.