中國團隊研低成本太陽能冷凍系統 只須加水、不含電子零件

陽光竟可以提供低成本冷凍方法!最新刊於《能源與環境科學》的研究指,成功發明了一個簡單、無電子零件的系統,利用陽光蒸發含鹽水份達到強大冷卻效果,為無法接入電網的貧困社區提供低成本的食品冷藏和空調系統。

沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學王鵬實驗室的博士生王文彬指,炎熱地區的太陽能含量很高,因此將太陽能用於冷卻將非常有吸引力。在全球許多地方,由於氣候變化對製冷的需求更大,但並非每個社區都能獲得用於空調和製冷的電力。因此團隊概念化了一種脫離電網的太陽能轉換和儲存設計,以實現綠色和廉價的冷卻系統。

團隊設計的太陽能冷卻系統(圖左)可作為家居空調。 Credit: 王文彬/KAUST

該團隊設計了一個兩步冷卻和再生系統,冷卻步驟基於將某些常見鹽溶解在水中吸收能量,從而快速冷卻水的事實。在對一系列鹽類進行比較後,團隊發現硝酸銨 (ammonium nitrate, NH4NO3) 表現最出色,其冷卻能力是其最接近的競爭對手氯化銨 (ammonium chloride, NH4Cl) 的四倍多。

硝酸銨鹽超卓的冷卻能力可歸因於其高溶解度。王文彬解釋,NH4NO3 的溶解度達到每 100 克水 208 克,而其他鹽類通常低於 100 克。另外,這種鹽價格亦非常便宜,並且已經被廣泛用作肥料。

團隊表示,該系統在食品儲存應用方面具有良好的潛力。當鹽在放置於聚苯乙烯泡沫箱內的金屬杯中逐漸溶解時,杯的溫度從室溫下降到 3.6°C 左右,並保持 15°C 以下溫度超過 15 個小時。

一旦鹽水達到室溫,團隊使用太陽能通過定制的杯形 3D 太陽能再生器蒸發水。杯子由一種旨在吸收盡可能多的太陽光譜材料製成。隨著水的蒸發,NH4NO3 晶體在杯外凝結。 當鹽因重力下墜時,系統就可以自動收集結晶鹽,可以在需要時再次使用以進行冷卻。

來源:
King Abdullah University of Science and Technology,  , 20 September 2021

報告:
Wang, W.B., She, Y.S., Zhang, C.L. & et al. (2021). Conversion and storage of solar energy for cooling. Energy & Environmental ScienceDOI: 10.1039/D1EE01688A

文/Alan Chiu

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