Los científicos de KAUST han desarrollado un sistema de enfriamiento simple basado en energía solar y el efecto de enfriamiento de la evaporación de agua salada que podría usarse para refrigeración en regiones cálidas con acceso limitado a la electricidad. Crédito: © 2021 KAUST; Verónica Moraru
Fuerte luz solar alimenta dispositivo de enfriamiento pasivo
Un sistema de enfriamiento simple impulsado por la captura de energía solar pasiva podría proporcionar refrigeración de alimentos y enfriamiento de espacios habitables de bajo costo para comunidades empobrecidas sin acceso a la red eléctrica. El sistema, que no tiene componentes eléctricos, aprovecha el poderoso efecto de enfriamiento que se produce cuando ciertas sales se disuelven en agua. Después de cada ciclo de enfriamiento, el sistema utiliza energía solar para evaporar el agua y regenerar la sal, lista para su reutilización.
"Las regiones cálidas tienen altos niveles de energía solar, por lo que sería muy atractivo utilizar esa energía solar para la refrigeración", dice Wenbin Wang, un postdoctorado en el laboratorio de Peng Wang. En muchas partes del mundo, existe una mayor necesidad de refrigeración debido al cambio climático, pero no todas las comunidades pueden acceder a la electricidad para aire acondicionado y refrigeración. “Conceptualizamos un diseño de conversión y almacenamiento de energía solar fuera de la red para una refrigeración ecológica y económica”, dice el profesor Wang.
El sistema de refrigeración diseñado por los ingenieros de KAUST podría usarse para enfriar las habitaciones de los hogares. Crédito: © 2021 KAUST; wen bin wang
El equipo diseñó un sistema de regeneración y enfriamiento de dos pasos, con el paso de enfriamiento basado en el hecho de que disolver ciertas sales comunes en agua absorbe energía, lo que enfría rápidamente el agua. Después de comparar una gama de sales, el nitrato de amonio (NH4NO3) demostró ser el actor destacado, con un poder de enfriamiento más de cuatro veces mayor que su competidor más cercano, el cloruro de amonio (NH4cl). El excepcional poder refrigerante de la sal de nitrato de amonio puede atribuirse a su alta solubilidad. "NUEVA HAMPSHIRE4NO3La solubilidad de la sal alcanzó los 208 gramos por cada 100 gramos de agua, mientras que las otras sales generalmente estaban por debajo de los 100 gramos”, dice Wenbin. “La otra ventaja de esta sal es que es muy barata y ya se usa mucho como fertilizante”, agrega.
El sistema tiene un buen potencial para aplicaciones de almacenamiento de alimentos, mostró el equipo. Cuando la sal se disolvió gradualmente en agua en una taza de metal colocada dentro de un poliestireno caja de espuma, la temperatura de la taza cayó de la temperatura ambiente a alrededor de 3.6 grados Celsius y permaneció por debajo de los 15 grados centígrados durante más de 15 horas.
Una vez que la solución salina alcanzó la temperatura ambiente, el equipo usó energía solar para evaporar el agua utilizando un regenerador solar 3D en forma de copa hecho a medida. La copa estaba hecha de un material diseñado para absorber la mayor cantidad posible del espectro solar. A medida que el agua se evapora, el NH4NO3 cristales crecieron sobre la pared exterior de la copa. “La sal cristalizada se puede recolectar automáticamente a medida que la sal cae debido a la gravedad”, dice Wenbin.
Una vez recolectada, la sal representa efectivamente una forma almacenada de energía solar, lista para ser reutilizada para enfriar nuevamente cuando sea necesario.
Referencia: "Conversión y almacenamiento de energía solar para refrigeración" por Wenbin Wang, Yusuf Shi, Chenlin Zhang, Renyuan Li, Mengchun Wu, Sifei Zhuo Sara Aleida y Peng Wang, 1 de septiembre de 2021, Ciencias energéticas y medioambientales.
DOI: 10.1039/D1EE01688A
