Простая система охлаждения, основанная на улавливании пассивной солнечной энергии, могла бы обеспечить низкозатратное охлаждение пищевых продуктов и охлаждение жилых помещений для бедных сообществ, не имеющих доступа к электросети. Система, не имеющая электрических компонентов, использует мощный охлаждающий эффект, возникающий при растворении определенных солей в воде. После каждого цикла охлаждения система использует солнечную энергию для испарения воды и регенерации соли, готовой к повторному использованию.
«Горячие регионы имеют высокий уровень солнечной энергии, поэтому было бы очень привлекательно использовать эту солнечную энергию для охлаждения», — говорит Вэньбинь Ван, постдок из лаборатории Пэн Вана. Во многих частях мира существует большая потребность в охлаждении из-за изменения климата, но не каждое сообщество может получить доступ к электричеству для кондиционирования воздуха и охлаждения. «Мы разработали концепцию внесетевого преобразования и хранения солнечной энергии для экологически чистого и недорогого охлаждения», — говорит профессор Ван.
Команда разработала двухступенчатую систему охлаждения и регенерации, причем этап охлаждения основан на том факте, что растворение некоторых обычных солей в воде поглощает энергию, которая быстро охлаждает воду. После сравнения ряда солей, нитрат аммония (NH 4 NO 3 ) показал себя безупречно, с охлаждающей способностью более чем в четыре раза большей, чем у его ближайшего конкурента, хлорида аммония (NH 4 Cl). Исключительную охлаждающую способность соли нитрата аммония можно объяснить ее высокой растворимостью. «NH 4 NO 3«Растворимость достигала 208 граммов на 100 граммов воды, тогда как другие соли обычно были ниже 100 граммов», — говорит Вэньбин. «Другое преимущество этой соли состоит в том, что она очень дешевая и уже широко используется в качестве удобрения», — добавляет он.
Команда показала, что эта система имеет хороший потенциал для приложений хранения пищевых продуктов. Когда соль постепенно растворялась в воде в металлической чашке, помещенной в ящик из пенополистирола, температура в чашке упала с комнатной до примерно 3,6 градусов Цельсия и оставалась ниже 15 градусов Цельсия в течение более 15 часов.
Когда солевой раствор достиг комнатной температуры, команда использовала солнечную энергию для испарения воды с помощью сделанного на заказ трехмерного солнечного регенератора чашеобразной формы. Чашка была сделана из материала, способного поглощать как можно больше солнечного спектра. По мере испарения воды кристаллы NH 4 NO 3 росли над внешней стенкой чашки. «Кристаллизованная соль может быть собрана автоматически, поскольку соль выпадает под действием силы тяжести», — говорит Вэньбин.
Собранная соль эффективно представляет собой сохраненную форму солнечной энергии , готовую к повторному использованию для охлаждения снова, когда это необходимо.
Дополнительная информация: Венбин Ван и др., Преобразование и хранение солнечной энергии для охлаждения, Энергетика и экология (2021 г.). DOI: 10.1039 / D1EE01688A
Иллюстрации: KAUST; Veronica Moraru
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК