Екологічний безелектричний кондиціонер може використовувати сонячну енергію для зниження температури в спекотні дні

Вчені KAUST розробили просту систему охолодження, засновану на сонячній енергії та охолоджуючому ефекті випаровування солоної води, яку можна використовувати для охолодження в жарких регіонах з обмеженим доступом до електроенергії. Авторство: © 2021 KAUST; Вероніка Морару

Яскраве сонячне світло живить пристрій пасивного охолодження

Проста система охолодження, заснована на уловленні пасивної сонячної енергії, може забезпечити недороге охолодження їжі та охолодження житлових приміщень для бідних громад, які не мають доступу до електромережі. Система, яка не має електричних компонентів, використовує потужний ефект охолодження, який виникає, коли деякі солі розчиняються у воді. Після кожного циклу охолодження система використовує сонячну енергію для випаровування води та регенерації солі, готової до повторного використання.

«Жаркі регіони мають високий рівень сонячної енергії, тому було б дуже привабливо використовувати цю сонячну енергію для охолодження», — каже Веньбінь Ван, постдоктор в лабораторії Пен Ванга. У багатьох частинах світу існує більша потреба в охолодженні через зміну клімату, але не кожна громада може отримати доступ до електроенергії для кондиціонування повітря та охолодження. «Ми розробили концепцію перетворення та накопичення сонячної енергії поза мережею для екологічного та недорогого охолодження», — каже професор Ван.

Система охолодження, розроблена інженерами KAUST, може бути використана для охолодження приміщень у домогосподарствах. Авторство: © 2021 KAUST; Венбінь Ван

Команда розробила двоступеневу систему охолодження та регенерації, причому етап охолодження базується на тому факті, що розчинення деяких звичайних солей у воді поглинає енергію, яка швидко охолоджує воду. Після порівняння ряду солей нітрат амонію (NH₄НЕМАЄ₃) виявилася видатною продуктивністю, з потужністю охолодження більш ніж у чотири рази більшою, ніж її найближчий конкурент, хлорид амонію (NH₄Cl). Виняткова охолоджувальна здатність солі нітрату амонію пояснюється її високою розчинністю. «NH₄НЕМАЄ₃Розчинність солі сягала 208 грамів на 100 грамів води, тоді як інші солі були загалом нижче 100 грамів», — каже Веньбін. «Інша перевага цієї солі полягає в тому, що вона дуже дешева і вже широко використовується як добриво», — додає він.

Команда показала, що ця система має хороший потенціал для зберігання харчових продуктів. Коли сіль поступово розчинялася у воді в металевій чашці, поміщеній всередину a полістирол пінопласту, температура чашки впала з кімнатної до приблизно 3.6 градусів Цельсія і залишалася нижче 15 градусів за Цельсієм більше 15 годин.

Коли сольовий розчин досяг кімнатної температури, команда використала сонячну енергію для випаровування води за допомогою спеціального 3D сонячного регенератора у формі чаші. Чашка була виготовлена ​​з матеріалу, призначеного для поглинання якомога більшої частини сонячного спектру. У міру випаровування води NH₄НЕМАЄ₃ кристали виросли на зовнішній стінці чашки. «Кристалізовану сіль можна збирати автоматично, коли сіль випадає під дією сили тяжіння», — каже Венбінь.

Після збору сіль фактично являє собою збережену форму сонячної енергії, готову до повторного використання для охолодження, коли це буде потрібно.

Довідка: «Перетворення та зберігання сонячної енергії для охолодження» Венбінь Ван, Юсуф Ши, Ченлінь Чжан, Ренюань Лі, Менчун Ву, Сіфей Чжуо Сара Алейда та Пен Ван, 1 вересня 2021 р., Енергетика та наука про навколишнє середовище.
DOI: 10.1039/D1EE01688A