KAUST-wetenskaplikes het ’n eenvoudige verkoelingstelsel ontwikkel wat gebaseer is op sonenergie en die verkoelende effek van soutwaterverdamping wat gebruik kan word vir verkoeling in warm streke met beperkte toegang tot elektrisiteit. Krediet: © 2021 KAUST; Veronica Moraru
Sterk sonlig dryf passiewe verkoelingstoestel aan
’n Eenvoudige verkoelingstelsel wat aangedryf word deur die opvang van passiewe sonenergie kan laekoste-voedselverkoeling en leefruimteverkoeling verskaf vir behoeftige gemeenskappe met geen toegang tot die elektrisiteitsnetwerk nie. Die stelsel, wat geen elektriese komponente het nie, benut die kragtige verkoelingseffek wat plaasvind wanneer sekere soute in water opgelos word. Na elke verkoelingsiklus gebruik die stelsel sonenergie om die water te verdamp en die sout te regenereer, gereed vir hergebruik.
"Warm streke het hoë vlakke van sonenergie, so dit sal baie aantreklik wees om daardie sonenergie vir verkoeling te gebruik," sê Wenbin Wang, 'n nadoktorale in Peng Wang se laboratorium. In baie dele van die wêreld is daar 'n groter behoefte aan verkoeling as gevolg van klimaatsverandering, maar nie elke gemeenskap het toegang tot elektrisiteit vir lugversorging en verkoeling nie. "Ons het 'n buite-netwerk sonkrag-omskakeling en berging ontwerp vir groen en goedkoop verkoeling gekonseptualiseer," sê professor Wang.
Die verkoelingstelsel wat deur KAUST-ingenieurs ontwerp is, kan gebruik word om kamers in huishoudings af te koel. Krediet: © 2021 KAUST; Wenbin Wang
Die span het 'n tweestap-verkoeling- en regenerasiestelsel ontwerp, met die verkoelingstap gebaseer op die feit dat die oplossing van sekere gewone soute in water energie absorbeer, wat die water vinnig afkoel. Nadat 'n reeks soute vergelyk is, is ammoniumnitraat (NH4GEEN3) het geblyk die uitblinker te wees, met 'n verkoelingskrag wat meer as vier keer groter is as sy naaste mededinger, ammoniumchloried (NH)4Cl). Die ammoniumnitraatsout se uitsonderlike verkoelingskrag kan aan sy hoë oplosbaarheid toegeskryf word. "NH4GEEN3se oplosbaarheid het 208 gram per 100 gram water bereik, terwyl die ander soute oor die algemeen onder 100 gram was,” sê Wenbin. “Hierdie sout se ander voordeel is dat dit baie goedkoop is en reeds wyd as kunsmis gebruik word,” voeg hy by.
Die stelsel het goeie potensiaal vir voedselbergingstoepassings, het die span gewys. Wanneer die sout geleidelik in water opgelos is in 'n metaalbeker wat binne-in 'n polistireen skuimboks het die temperatuur van die koppie van kamertemperatuur tot ongeveer 3.6 grade gedaal Celsius en het vir meer as 15 uur onder 15 grade Celsius gebly.
Sodra die soutoplossing kamertemperatuur bereik het, het die span sonenergie gebruik om die water te verdamp met 'n pasgemaakte koppievormige 3D-sonkragopwekker. Die beker is gemaak van 'n materiaal wat ontwerp is om soveel as moontlik van die sonspektrum te absorbeer. Soos die water verdamp het, het die NH4GEEN3 kristalle het oor die beker se buitemuur gegroei. "Die gekristalliseerde sout kan outomaties versamel word as die sout as gevolg van swaartekrag afval," sê Wenbin.
Sodra dit versamel is, verteenwoordig die sout effektief 'n gestoorde vorm van sonenergie, gereed om weer vir verkoeling hergebruik te word wanneer dit nodig is.
Verwysing: "Omskakeling en berging van sonenergie vir verkoeling" deur Wenbin Wang, Yusuf Shi, Chenlin Zhang, Renyuan Li, Mengchun Wu, Sifei Zhuo Sara Aleida en Peng Wang, 1 September 2021, Energie- en Omgewingswetenskap.
DOI: 10.1039/D1EE01688A
