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成果介紹 成果名稱：多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備防腐蝕感應(yīng)熔焊與噴射復(fù)合涂層技術(shù) 成果參與單位：江蘇科環(huán)新材料有限公司、深圳能源環(huán)保股份有限公司、上海康恒環(huán)境股份有限公司 成果完成人：曲作鵬 知識產(chǎn)權(quán)情況：已申請專利87項，其中已授權(quán)發(fā)明專利17項，已授權(quán)實用新型專利27項 針對我國新能源與環(huán)保科技的重大戰(zhàn)略，以解決垃圾與生物質(zhì)發(fā)電鍋爐高溫防腐的實際需求為目標(biāo)，本項目擬搭建應(yīng)用于生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐腐蝕防護(hù)的高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，在多元耦合燃料（生物質(zhì)/垃圾/高硫煤/高鈉煤）發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備等受熱面，開發(fā)完成鎳基自熔合金高溫涂層的技術(shù)體系，包括涂層材料與工藝，形成針對各類客戶群體的系列解決方案。 隨著近年來我國生物質(zhì)和垃圾電站的迅猛發(fā)展，鍋爐高溫腐蝕問題日益突出，傳統(tǒng)熱噴涂技術(shù)由于易脫落、孔隙率高而應(yīng)用受限，前期用得較普遍的Inconel625合金堆焊，也逐漸暴露出由稀釋率高引起的高溫防腐性能受限等問題。因此，開發(fā)新型高溫防腐涂層技術(shù)已迫在眉睫。本項目在國家“十三五”重點研發(fā)計劃等項目的支持下，經(jīng)過十余年的集智攻關(guān)，于2019年初研發(fā)成功了高頻感應(yīng)熔焊高溫腐蝕防護(hù)涂層技術(shù)，取得了系列創(chuàng)新性成果：首次在國內(nèi)構(gòu)建了生物質(zhì)與垃圾電站鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，開發(fā)了在水冷壁管排表面制備耐鎳基自熔合金高溫薄涂層的技術(shù)體系，解決了城市垃圾與生物質(zhì)電站鍋爐高溫腐蝕防護(hù)的技術(shù)瓶頸，打破了發(fā)達(dá)國家的技術(shù)封鎖，形成了系列針對城市垃圾與生物質(zhì)焚燒發(fā)電鍋爐高溫防腐的不同客戶群體的解決方案。 我國西部特別是新疆地區(qū)的高硫高鈉鹽等高腐蝕性煤在燃燒過程中產(chǎn)生高濃度硫化物和鈉鹽等腐蝕性氣體，造成水冷壁、過熱器受熱面的高溫腐蝕、尾部煙道空氣預(yù)熱器低溫腐蝕和受熱面結(jié)焦等，特別是對燃燒器區(qū)域水冷壁管來說，如果沒有防護(hù)涂層只能使用1—2年。傳統(tǒng)的熱噴涂，由于結(jié)合強(qiáng)度低孔隙率高，很少應(yīng)用；普通高頻感應(yīng)熔焊雖然有效，但壽命難以超過5年；目前用得最多的是堆焊高溫合金，但一般五年后就逐漸會發(fā)生涂層脫落和管壁減薄甚至爆管的現(xiàn)象，非計劃停爐維修給企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。針對我國西北地區(qū)高硫高鈉鹽燃煤發(fā)電鍋爐受熱面對高溫防腐的迫切需求，本項目擬開發(fā)感應(yīng)熔焊與超音速噴射復(fù)合金屬陶瓷涂層技術(shù)，從服役壽命、使用性能到性價比等方面都優(yōu)于堆焊，以期徹底終結(jié)困擾我國燃煤行業(yè)多年的高腐蝕性氣體對鍋爐管道造成的嚴(yán)重腐蝕的防護(hù)難題。 創(chuàng)新點 1、首次在國內(nèi)構(gòu)建垃圾電站鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)技術(shù)平臺，自主開發(fā)了在水冷壁管排表面制備耐高溫涂層的防腐技術(shù)體系，打破了發(fā)達(dá)國家對核心技術(shù)的封鎖，突破了垃圾電站鍋爐涂層防護(hù)系統(tǒng)核心技術(shù)瓶頸，形成了整體防腐的焚燒解決方案。 2、首次在國際上成功研發(fā)鎳基自熔合金與金屬陶瓷梯度復(fù)合涂層的防護(hù)技術(shù)，發(fā)明了基于重熔與噴射一體化的高溫全域防腐全套技術(shù)，鍋爐的高溫腐蝕防護(hù)性能與服役壽命顯著提升。 3、創(chuàng)新鍋爐管道鑲嵌陶瓷瓦的長效防護(hù)方法，發(fā)明了多項陶瓷高效低成本加工技術(shù)，填補(bǔ)了國際上硬脆材料特種加工技術(shù)的空白，突破了垃圾焚燒發(fā)電鍋爐高頻感應(yīng)熔焊系統(tǒng)核心技術(shù)瓶頸。 市場前景 磨損與腐蝕是工業(yè)生產(chǎn)中的共性問題，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各種機(jī)械零件失效的一半以上由于磨損，每年因金屬磨損、腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)７萬億美元。垃圾焚燒電站鍋爐受熱面腐蝕問題，非常普遍，其腐蝕機(jī)理主要是所焚燒的垃圾中含有Cl,S以及堿金屬等元素，造成Cl，S化合氣體腐蝕和低熔點堿金屬鹽熔融腐蝕。據(jù)“十三五”規(guī)劃，2020年焚燒處理能力占無害化處理比例50%，預(yù)計復(fù)合增長率不低于20%，垃圾焚燒規(guī)模呈快速增長態(tài)勢，截至2018年，中國已運行的垃圾焚燒廠約為380座，處理能力約為37萬噸/日，中國在建的垃圾焚燒廠約為200～250座，處理能力約為20～25萬噸/日，中國垃圾處理“起步晚、起點低、發(fā)展快”，垃圾焚燒發(fā)展極快，2025年行業(yè)總規(guī)模估計超過100萬噸/日，垃圾焚燒發(fā)電站超過2000家。余熱鍋爐高溫防腐蝕涂層市場規(guī)模100億以上，年增長率在20%以上，且防腐蝕涂層是消耗品，平均3—5年為一個周期。 另外，該技術(shù)不僅可以用于垃圾焚燒電廠，團(tuán)隊在農(nóng)機(jī)刀片耐磨、水泥建材行業(yè)耐磨、機(jī)械重工表面硬化耐磨處理、鋼軌耐磨涂層、高端球閥防腐、燃?xì)廨啓C(jī)熱障涂層、海上風(fēng)電鹽霧腐蝕、軍工等領(lǐng)域的新產(chǎn)品、新技術(shù)也逐步成熟，走向規(guī)模化應(yīng)用市場。 應(yīng)用案例 深圳能源環(huán)保公司寶安老虎坑垃圾焚燒發(fā)電廠4號、5號、6號鍋爐項目，工程地址：深圳市寶安區(qū)松崗鎮(zhèn)老虎坑，業(yè)主單位：深能環(huán)保寶安垃圾焚燒發(fā)電廠。 獲獎情況 2021年中國商業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎 一等獎 2021年河北省科技技術(shù)獎 二等獎 2019年CCTV中國十大創(chuàng)業(yè)榜樣 2019年第八屆中國創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽 優(yōu)秀企業(yè)獎 2019年第七屆創(chuàng)業(yè)江蘇科技創(chuàng)業(yè)大賽 三等獎 2019年“創(chuàng)客中國”江蘇省中小企業(yè)創(chuàng)新大賽 優(yōu)勝獎 2019年 淮安市第四屆企業(yè)科技創(chuàng)新大賽 一等獎

本發(fā)明公開了一種高性能光譜選擇性吸波元件及太陽能熱光伏系統(tǒng)，包括金屬基底、低折射率介質(zhì)第一薄膜、高折射率半導(dǎo)體納米方塊陣列、低折射率介質(zhì)第二薄膜和低折射率介質(zhì)第三薄膜；低折射率介質(zhì)第一薄膜均勻覆蓋在金屬基底上，其上構(gòu)建棋盤狀周期排列的高折射率半導(dǎo)體納米方塊陣列，在高折射率半導(dǎo)體納米方塊陣列之間填充低折射率介質(zhì)第二薄膜，在其頂部覆蓋低折射率介質(zhì)第三薄膜。本發(fā)明通過對金屬表面介質(zhì)薄膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，獲得良好的光譜選擇性；通過選擇不同的金屬、半導(dǎo)體、介質(zhì)材料，和（或）改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)靈活的截止波長調(diào)控及光譜選擇性；本發(fā)明同樣適用于耐高溫的金屬、半導(dǎo)體、介質(zhì)材料，可在太陽能熱光伏系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

碳納米管海綿材料具有輕質(zhì)、柔性、抗腐蝕、耐高溫等特點。微觀上具有三維多孔結(jié)構(gòu)，能夠承受大應(yīng)變的反復(fù)壓縮而不坍塌，同時，碳納米管互相搭接形成高導(dǎo)電的三維網(wǎng)絡(luò)。這種綜合的優(yōu)良力學(xué)和電學(xué)性能使得碳納米管海綿在功能復(fù)合材料、吸附過濾等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，隨著社會對清潔、可再生能源的日趨重視，各種能量轉(zhuǎn)換和存儲器件的研究如火如荼。

項目成果/簡介:作為一種新的太陽能電池電池技術(shù)，有機(jī)太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點；在應(yīng)用方面，可與當(dāng)前基于硅等的無機(jī)太陽能電池形成優(yōu)勢互補(bǔ)。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機(jī)太陽能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點，在使用過程中以及使用后處理方面不會產(chǎn)生重金屬污染，其所使用的少量有機(jī)材料都是可降解的有機(jī)染料類化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機(jī)太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實驗室已經(jīng)獲得超過 1515%的效率，是有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優(yōu)勢，有機(jī)材料分子結(jié)構(gòu)多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產(chǎn)業(yè)界對有機(jī)太陽能電池壽命的要求不如無機(jī)太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用，已有研究表明，OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會很快實現(xiàn)。 本項目圍繞有機(jī)太陽能電池的關(guān)鍵材料開展系統(tǒng)研究，1）提出了新的材料設(shè)計理念，發(fā)展了系列具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的活性層材料；2）發(fā)展了成熟的高效率有機(jī)太陽能電池制備工藝技術(shù)，制備了系列高效率有機(jī)太陽能電池光伏器件，不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池，獲得了與目前常規(guī)透明電極，如 ITO，完全相當(dāng)性能。應(yīng)用范圍:目前有機(jī)太陽能電池正處在從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用的黎明階段，因其優(yōu)點和特點，在可穿戴設(shè)備、建筑一體化等領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生巨大的需求市場。當(dāng)前國內(nèi)外多家實驗室已開展完全面向?qū)嶋H應(yīng)用的研究開發(fā)，隨著研究的不斷深入，有機(jī)太陽能電池的商品化生產(chǎn)應(yīng)用將會很快實現(xiàn)。效益分析:1. 具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高效有機(jī)太陽能電池活性層材料，且合成簡單，成本低； 2. 具有成熟的高效有機(jī)太陽能電池制備工藝； 3. 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低成本、高性能柔性透明電極，不僅完全適用有機(jī)太陽能電池，亦可廣泛應(yīng)用了其它相關(guān)領(lǐng)域。

本發(fā)明提供一種深井高應(yīng)力大巷煤柱釋能改性防治沖擊地壓的方法，屬于采礦技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先實施大直徑卸壓鉆孔，釋放煤體積聚彈性能；其次，大直徑鉆孔內(nèi)進(jìn)行超高壓定點水力壓裂，將完整煤柱裂化，減弱大巷煤柱蓄能能力；然后，對壓裂后的大巷煤柱實施注漿加固，增加大巷煤柱強(qiáng)度，提升沖擊閾值；最后，實施補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，增加大巷煤柱的抗沖擊能力。

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的高速的發(fā)展，硅錠切割產(chǎn)生的切割廢料也將出現(xiàn)井噴式的增長。僅2012年一年，我國就用了23萬噸的多晶硅，產(chǎn)生了近25萬噸的粒度≤5mm的二次切割廢料(SiC和Si)，回收廠家院內(nèi)廢料堆積如山，粉塵飛揚，環(huán)境惡劣。而粒度≤5mm的二次切割廢料(SiC和Si)中的SiC和晶體Si粉都是通過高能耗、高成本制備出來的，所以如能將這些廢料得以回收利用，不僅減少了環(huán)境污染，也會產(chǎn)生出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。特別是如能將二次廢料中價值最高的晶體硅粉得以回收并再用于制造太陽能多晶硅，這對我國減少多晶硅的進(jìn)口是有重要意義的，所以說，從晶體硅切割廢料中回收多晶硅是今后一個重要的發(fā)展方向。 （1）本項目可從多晶硅切割廢料中提取出太陽能級多晶硅，其技術(shù)含量高、生產(chǎn)成本低、能耗小。生產(chǎn)的多晶硅可以替代國外進(jìn)口產(chǎn)品，減少我國多晶硅的進(jìn)口量，這對降低光伏能源成本，實現(xiàn)光伏能源的普及有重要意義。 (2) 本項目同時生產(chǎn)的副產(chǎn)品碳化硅制品的最大特點耐高溫和耐磨性等性能遠(yuǎn)好于同類產(chǎn)品，且價格遠(yuǎn)優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品，因此該副產(chǎn)品有著廣闊的市場前景，市場競爭力強(qiáng)。該副產(chǎn)品作為耐火材料可廣泛應(yīng)用于冶金、陶瓷、能源、化工等行業(yè)。如鋼鐵廠高爐的爐窯內(nèi)襯和鋼包內(nèi)襯、電解鋁廠鋁電解槽的側(cè)部、火法煉鋅的罐體的內(nèi)襯等；如陶瓷行業(yè)所用窯爐內(nèi)所用的窯板和棚板等。 (3) 產(chǎn)品附加值高：由于本項目所用原料主要是來源于光伏行業(yè)產(chǎn)生的切割廢料，原料的來源豐富且價格便宜，產(chǎn)品的科技含量高，生產(chǎn)成本低，故產(chǎn)品的附加值高。本項目擁有CN103086378A, CN101941699A, CN102275925A, CN102241399A, CN101724902A, CN101671022B等多項專利。

作為一種新的太陽能電池電池技術(shù)，有機(jī)太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優(yōu)點；在應(yīng)用方面，可與當(dāng)前基于硅等的無機(jī)太陽能電池形成優(yōu)勢互補(bǔ)。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機(jī)太陽能電池還具有環(huán)境友好的優(yōu)點，在使用過程中以及使用后處理方面不會產(chǎn)生重金屬污染，其所使用的少量有機(jī)材料都是可降解的有機(jī)染料類化合物。效率、成本和穩(wěn)定性是所以太陽能電池能否應(yīng)用的關(guān)鍵要素。有機(jī)太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實驗室已經(jīng)獲得超過 1515%的效率，是有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優(yōu)勢，有機(jī)材料分子結(jié)構(gòu)多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產(chǎn)業(yè)界對有機(jī)太陽能電池壽命的要求不如無機(jī)太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業(yè)化應(yīng)用，已有研究表明，OPV 壽命達(dá)到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會很快實現(xiàn)。 本項目圍繞有機(jī)太陽能電池的關(guān)鍵材料開展系統(tǒng)研究，1）提出了新的材料設(shè)計理念，發(fā)展了系列具有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的活性層材料；2）發(fā)展了成熟的高效率有機(jī)太陽能電池制備工藝技術(shù)，制備了系列高效率有機(jī)太陽能電池光伏器件，不斷刷新領(lǐng)域內(nèi)最高太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池，獲得了與目前常規(guī)透明電極，如 ITO，完全相當(dāng)性能。

浙江大學(xué)航空航天學(xué)院宋吉舟教授團(tuán)隊，便基于形狀記憶聚合物，提出了一種新型的“萬能抓手”策略。這個“萬能抓手”的載體非常簡單，就是一塊智能“塑料”。別瞧它結(jié)構(gòu)簡單，本領(lǐng)可不小，它可以把目標(biāo)物體“鎖”在體內(nèi)，輕松地抓取1微米到1米大小之間任何形狀的物體。 目前這一研究成果已發(fā)表在知名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上，文章共同第一作者為浙江大學(xué)航空航天學(xué)院碩士生令狐昌鴻和博士生張順，通訊作者為浙江大學(xué)航空航天學(xué)院宋吉舟教授。 宋吉舟教授團(tuán)隊的“萬能抓手”何以做到“探囊取物”？靠的便是形狀記憶聚合物。形狀記憶聚合物是一種特殊的智能材料，論其特殊，就特殊在它的“逆來順受”：在外部刺激作用（如光、熱）控制下，形狀記憶聚合物可軟可硬，在受到一定的外力作用導(dǎo)致變形后，它就能保持這個變形后的形狀，可謂“順其自然”；然而在一定的外部刺激作用下，它又會變回原來的樣子。目前形狀記憶聚合物已經(jīng)被廣泛用于智能織物、電子包裝管的熱收縮膜、航空器太陽能帆板展開機(jī)構(gòu)、智能醫(yī)藥器件等領(lǐng)域。 宋吉舟教授團(tuán)隊的新策略：第一步，就是抓取物體時，先在外部刺激作用下，讓形狀記憶聚合物變得柔軟，趁此機(jī)會將物體或者物體表面的結(jié)構(gòu)嵌入其中；第二步，去掉外部刺激，讓形狀記憶聚合物變回剛硬的狀態(tài)，保持住該變形的臨時形狀，將物體“鎖住”，從而把物體抓取起來；第三步，等把物體轉(zhuǎn)移到目的地之后，再次施加外部刺激，形狀記憶聚合物就會恢復(fù)初始形狀，將物體“解鎖”釋放。 形狀記憶聚合物萬能抓手抓取和釋放物體的流程示意圖 形狀記憶聚合物這塊智能 “ 塑料 ” ，就好像是一把有魔力的萬能鎖，能鎖住世間萬物：為了獲取 “ 獵物 ” ，它 先 變成柔軟的橡皮泥，把物體柔柔地包住，然后變成堅硬的石頭，把物體牢牢地鎖住，等把物體 “ 押送 ” 到目的地，又會重新變成軟軟的橡皮泥并釋放物體。宋吉舟教授介紹，這把 “ 萬能鎖 ” 能在典型的三維結(jié)構(gòu)物體上產(chǎn)生很大的抓力，包括球體、方塊、管狀物體、螺栓、螺母、棗核、鑰匙串等；更厲害的是，它還能像壁虎一樣， 粘附在物體表面 ，不論物體表面光滑還是粗糙。 形狀記憶聚合物萬能抓手對典型宏觀物體的抓力   那么對于尺寸小的物體，這個抓手又是如何發(fā)揮功效的呢？當(dāng)物體尺寸小到微觀尺度（100微米左右或者更小），物體受到的表面力，特別是與抓手的粘附作用強(qiáng)，會給物體的釋放帶來較大的挑戰(zhàn)。在該設(shè)計中，抓手通過把物體或者物體表面的結(jié)構(gòu)鎖在其內(nèi)部實現(xiàn)抓取，不依賴抓手的粘附力，所以當(dāng)粘附力給物體釋放帶來挑戰(zhàn)時，就可以在抓手表面鍍上一層特殊材料，或者增加抓手表面粗糙度來減弱粘附，從而實現(xiàn)物體釋放。這樣，即使是75微米大小的不規(guī)則鐵顆粒或者是直徑10微米的二氧化硅球，也能順利從形狀記憶聚合物萬能抓手上得到釋放。 使用形狀記憶聚合物萬能抓手操縱75 微米的不規(guī)則鐵顆粒和10微米直徑的二氧化硅球 “微觀抓手就像微觀世界里的吊車，可以用它在微觀世界里搭建‘建筑’，制作特殊的光電器件。”令狐昌鴻說，“這個抓手在微觀視角下還有一個優(yōu)勢，就是一個抓手就是數(shù)以萬計的微觀吊車，可以高效地在微觀世界工作。” 談及具體應(yīng)用，宋吉舟教授表示，在柔性電子制備中，最重要的一步就是微觀元器件的快速組裝，即把制備基底上數(shù)以萬計或者更多的維納元器件轉(zhuǎn)移到柔性的使用基底上。以往的方法都依靠粘附來一次性抓取這些元器件，但是釋放的時候粘附就變成了限制因素。而宋吉舟教授課題組提出的這個策略，完全不依賴粘附，為柔性電子的制備提供了一種新思路，有望推進(jìn)柔性電子的工業(yè)化進(jìn)程。 使用形狀記憶聚合物萬能抓手組裝柔性電子器件的簡單展示 該項目得到了國家973計劃、國家自然科學(xué)基金和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金等的支持。

本發(fā)明公開了一種基于溶液除濕的新能源電動汽車余熱儲能式空調(diào)系統(tǒng)及其方法，包括一次回風(fēng)溶液除濕系統(tǒng)、空調(diào)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、余熱儲能溶液再生系統(tǒng)。本發(fā)明通過相變材料吸收電動汽車電池散熱，能改進(jìn)電池散熱效果，有效控制電池組溫度；利用相變儲能技術(shù)可以高效回收并可控地輸出冷凝熱和電池散熱，實現(xiàn)余熱利用，減小電動汽車整體能耗；通過溶液除濕技術(shù)實現(xiàn)除濕環(huán)節(jié)和控溫環(huán)節(jié)分離，不需要將空氣降低到露點溫度以下來除濕，大大減小空調(diào)的控溫負(fù)荷；通過一次回風(fēng)模式，將新風(fēng)與回風(fēng)混合，既保證了空氣品質(zhì)，又減少了空調(diào)的控溫負(fù)荷；同時除濕溶液可反復(fù)再生，使用壽命長。