在空调系统中引入新鲜空气对于满足居住者的健康需求至关重要[1]。目前，供暖、通风和空调（HVAC）系统占住宅能源消耗的29%，公共建筑占40%[2]。由于全球变暖，大气中的持水能力每升高1°C大约增加7%[3]，这大大加剧了HVAC系统的运行负荷。这凸显了迫切需要具有高效除湿能力的节能空调系统来减轻气候影响。此外，极端天气事件引发的淡水安全挑战为基于吸附的水资源收集技术提供了新的机遇[4]。
空调的潜热负荷占总能量的30%–50%[5]。传统的蒸汽压缩系统通过露点冷凝进行除湿，这不可避免地会导致供应空气过冷。因此，需要一个能耗较高的再加热过程来达到舒适的供应条件，从而导致显著的能源浪费[6]（图1(a)）。固体干燥剂冷却系统（SDC）由Pennington循环首创[7]，通过使用固体吸附剂进行水分吸附来分离显热负荷和潜热负荷（图1(b)）。这种分离使得系统能够在比传统露点冷凝更高的蒸发温度下处理显热。根据逆卡诺原理，这种升高的冷却温度本质上最大化了性能系数（COP），从而从理论上验证了吸附冷却方法的能效提升[8,9]。
SDC需要具有高容量、低再生能量和良好稳定性的吸附剂。金属有机框架（MOFs）[[10], [11], [12], [13]]，如MIL和UiO系列[[14], [15], [16], [17], [18]]，彻底改变了这一领域，为空调、大气水收集（AWH）和吸附脱盐（图2）开辟了新的潜力。MOFs具有显著更高的水容量（0.4–1.0 g/g）和极低的湿度吸收能力[[19], [20], [21], [22], [23], [24]]。最重要的是，它们能够在极低的温度（40–75°C）下实现高效再生，这与硅胶（80–140°C）和沸石（>200°C）的高能耗要求形成了鲜明对比[25,26]。
MOF粉末的低热导率（10−2至10−1 W/(m·K) [26])严重限制了吸附和脱附过程中的热管理效率。在传统的集成策略[8]中，填充床和旋转干燥剂轮都存在固有的热阻和热量积累问题，导致系统效率下降[[32], [33], [34], [35], [36]]。相比之下，干燥剂涂层换热器（DCHEs）通过将干燥剂集成到主动冷却的金属翅片上，实现了接近等温的吸附和高效、低级的热驱动再生[37,38]。因此，本文主要关注使用MOF涂层的DCHEs，以下简称MOF涂层换热器（MCHEs）。
大量的实验和数值研究验证了MCHEs在空调[8,[27], [28], [29],[39], [40], [41], [42], [43], [44], [45]]、热泵系统[[46], [47], [48], [49], [50]]和水收集[30,31,51,52]中的巨大潜力，之前的综述文章全面记录了这些进展，涵盖了MOF的选择标准及吸附机制[44,53]、结构特性和DCHE粘合剂应用[8,54]、系统级可扩展性[55]以及宏观成型策略（如MOF衍生的气凝胶[56]）。然而，现有的综述缺乏对MCHE设计和制造的深入批判性分析，遗漏了最新发表的文献，未能总结相关的热质传递模型，并且忽视了对MCHE耐久性的全面讨论。为了填补这些知识空白，并全面分析MCHE在材料、组件、系统、应用和数学模型方面的研究现状、不足之处和未来机遇，我们遵循PRISMA（系统评价和荟萃分析的优先报告项目）框架进行了系统的文献搜索。
主要检索工作是在Web of Science、Scopus和Google Scholar等主要学术数据库中进行的，涵盖了2010年至2025年的出版物。搜索策略使用了布尔运算符和关键词，包括（MOFs-Coated Heat Exchanger）、（“MOFs” AND “DCHE”）、（“DCHE” AND “heat and mass transfer”）、（“MOFs” AND “desiccant”）、（“adsorption” AND “Soret effect”）、（“Gel” AND “MOFs”）。初步搜索产生了1113条记录。去除重复项后，根据其与MOF干燥剂的合成、改性、整体化、MCHE应用、DCHE热质传递模型以及系统级耐久性的直接相关性，对标题和摘要进行了严格筛选。仅关注基础材料科学或纯化学的研究，缺乏宏观工程热物理应用的研究被排除在外。最终，选择了347篇高度相关的同行评审论文作为本综述的核心数据库。
基于这一系统策划的文献库，本文对MCHEs向大规模工程应用的进展进行了专门探讨。本文的其余部分组织如下（图3）：第2节全面回顾了MOF干燥剂的制备、改性、整体化及其固有的热质传递特性。第3节作为本文的重点，详细介绍了MCHE的制造过程，并展示了MCHE集成热力系统的性能案例研究。第4节介绍了MCHE的热质传递数学模型，为研究人员提供了定量分析耦合热质传递过程的强大框架。最后，第5节总结了现有的研究空白，深入分析了阻碍MCHE大规模工程应用的挑战，并提出了未来研究的方向。
