利用水與太陽光即可運作之無電力冷卻系統

 

刊登日期:2021/11/29
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沙烏地阿拉伯阿布杜拉國王大學(KAUST)開發了一種利用太陽能的可再生冷卻系統,在冷卻、再生步驟中不須使用電力即可冷卻空間或食物。冷卻步驟利用了鹽溶於水時的溶解熱,而再生步驟則在蒸發水時利用了太陽光。

當鹽溶解在水中後會吸收或釋放能量,進而吸熱或放熱。研究團隊利用一般的溶解熱特性開發了冷卻系統。將各種吸熱型鹽類進行比較後,確認硝酸銨(NH4NO3)的冷卻能力最高,其次為氯化銨(NH4Cl),且硝酸銨的冷卻能力是氯化銨的4倍以上。硝酸銨比其他鹽類更易溶於水,故能吸收更多的熱能。一般食鹽在100g水中的溶解量不到100g,而NH4NO3的溶解量則高達208g。

研究團隊在發泡聚苯乙烯中放置金屬容器,並將硝酸銨置入金屬容器,隨著硝酸銨逐漸溶解,容器周圍的溫度在20分鐘後從室溫下降至3.6℃,且15℃以下的溫度維持了15小時以上。

當失去冷卻能力的溶液溫度恢復到室溫後,研究團隊即利用杯型太陽能發電機(Solar Regenerator)蒸發水分。此杯型太陽能發電機係由儘可能吸收大量陽光的材料製成,當水分蒸發後,硝酸銨會在杯狀結構外形成結晶化,而硝酸銨結晶因重力作用自然落下後,即可自動回收予以再利用。而鹽類的收集亦代表了一種太陽能的有效存儲形式。

研究團隊表示新系統可望應用於室內空調、食品冷藏等用途,且硝酸銨是一種廉價物質,廣泛利用於肥料和其他用途,因此亦適合於實用化。此外,需要空調的炎熱地區往往擁有豐富的太陽能,因此利用太陽能的系統具有使用魅力。再者,冷卻步驟與再生步驟在物理上、時間上皆可分離,將可實現超越季節限制的能源儲存。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/211029_cooling-device.html
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