Wanasayansi wa KAUST wameunda mfumo rahisi wa kupoeza kulingana na nishati ya jua na athari ya kupoeza ya uvukizi wa maji ya chumvi ambayo inaweza kutumika kwa friji katika maeneo yenye joto na upatikanaji mdogo wa umeme. Credit: © 2021 KAUST; Veronica Moraru
Kifaa chenye Nguvu cha Mwanga wa Jua Hufanya Kifaa cha Kupoeza Kisichotulia
Mfumo rahisi wa kupoeza unaoendeshwa na kunaswa kwa nishati ya jua tulivu unaweza kutoa majokofu ya chakula ya bei ya chini na kupoeza kwa nafasi ya kuishi kwa jamii maskini bila ufikiaji wa gridi ya umeme. Mfumo, ambao hauna vipengele vya umeme, hutumia athari ya baridi yenye nguvu ambayo hutokea wakati chumvi fulani hupasuka katika maji. Baada ya kila mzunguko wa kupoa, mfumo hutumia nishati ya jua kuyeyusha maji na kutengeneza chumvi, tayari kutumika tena.
"Mikoa yenye joto ina viwango vya juu vya nishati ya jua, kwa hivyo itakuwa ya kuvutia sana kutumia nishati hiyo ya jua kwa kupoeza," anasema Wenbin Wang, mwandishi wa posta katika maabara ya Peng Wang. Katika sehemu nyingi za dunia, kuna hitaji kubwa la kupoa kwa sababu ya mabadiliko ya hali ya hewa, lakini si kila jumuiya inaweza kupata umeme kwa ajili ya kiyoyozi na friji. "Tuligundua ubadilishaji wa nishati ya jua na muundo wa uhifadhi wa kijani kibichi na wa bei rahisi," Profesa Wang anasema.
Mfumo wa kupoeza ulioundwa na wahandisi wa KAUST unaweza kutumika kupoza vyumba vya kaya. Credit: © 2021 KAUST; Wenbin Wang
Timu ilibuni mfumo wa hatua mbili wa kupoeza na kutengeneza upya, kwa hatua ya kupoeza kwa kuzingatia ukweli kwamba kuyeyusha baadhi ya chumvi za kawaida kwenye maji hunyonya nishati, ambayo hupoza maji kwa haraka. Baada ya kulinganisha aina kadhaa za chumvi, nitrati ya ammoniamu (NH4HAPANA3) alithibitisha kuwa mwigizaji bora, mwenye nguvu ya kupoeza zaidi ya mara nne kuliko mshindani wake wa karibu, ammonium chloride (NH4Cl). Nguvu ya kipekee ya kupoeza ya chumvi ya nitrati ya ammoniamu inaweza kutokana na umumunyifu wake wa juu. "NH4HAPANA3umumunyifu ulifikia gramu 208 kwa kila gramu 100 za maji, ambapo chumvi nyingine kwa ujumla zilikuwa chini ya gramu 100," Wenbin anasema. "Faida nyingine ya chumvi hii ni kwamba ni nafuu sana na tayari inatumika sana kama mbolea," anaongeza.
Mfumo huo una uwezo mzuri wa maombi ya kuhifadhi chakula, timu ilionyesha. Wakati chumvi iliyeyushwa polepole katika maji kwenye kikombe cha chuma kilichowekwa ndani polystyrene sanduku la povu, joto la kikombe lilianguka kutoka joto la kawaida hadi digrii 3.6 celsius na kubaki chini ya nyuzi joto 15 Selsiasi kwa zaidi ya saa 15.
Mara tu suluhisho la chumvi lilipofikia joto la chumba, timu ilitumia nishati ya jua kuyeyusha maji kwa kutumia kiboreshaji cha nishati ya jua cha 3D chenye umbo la kikombe. Kikombe kilitengenezwa kutoka kwa nyenzo iliyoundwa kunyonya wigo mwingi wa jua iwezekanavyo. Maji yalipoyeyuka, NH4HAPANA3 fuwele zilikua juu ya ukuta wa nje wa kikombe. "Chumvi iliyoangaziwa inaweza kukusanywa kiotomatiki chumvi inaposhuka kwa sababu ya mvuto," Wenbin anasema.
Baada ya kukusanywa, chumvi hiyo inawakilisha vyema aina iliyohifadhiwa ya nishati ya jua, tayari kutumika tena kwa kupoezwa tena inapohitajika.
Rejea: ” Ubadilishaji na uhifadhi wa nishati ya jua kwa ajili ya kupoeza” na Wenbin Wang, Yusuf Shi, Chenlin Zhang, Renyuan Li, Mengchun Wu, Sifei Zhuo Sara Aleida na Peng Wang, 1 Septemba 2021, Nishati na Sayansi ya Mazingira.
DOI: 10.1039/D1EE01688A
