強い太陽光が受動的冷却システムを動かす

強い太陽光が受動的冷却システムを動かすテクノロジー
アブドラ王立科学技術大学のエンジニアが設計した冷却システムは、家庭の部屋を冷やすのに使えるかもしれない。©KAUST; Wenbin Wang

受動的な太陽エネルギーを利用したシンプルな冷却システムは、電力網にアクセスできない貧困地域において、低コストで食品の冷蔵や居住空間の冷却を可能にします。

このシステムは、ある種の塩が水に溶けたときに生じる強力な冷却効果を利用したもので、電気部品を一切使用していません。

冷却サイクルの後、太陽エネルギーを利用して水を蒸発させ、塩を再生させて再利用します。

Peng Wang研究室の博士研究員であるWenbin Wang氏は、「暑い地域は太陽エネルギーが豊富なので、太陽エネルギーを冷却に利用できるのは非常に魅力的です」と語ります。

世界の多くの地域では、気候変動の影響で冷房の必要性が高まっていますが、すべての地域でエアコンや冷蔵のための電力を利用できるわけではありません。

Wang教授は、「私たちは、環境に優しく安価な冷房を実現するために、オフグリッド11つまたは複数の公共施設に頼らず、独立した方法で設計された建物やライフスタイルの特徴です。での太陽エネルギーの変換と貯蔵の設計を構想しました。」と語ります。

研究チームは、冷却と再生の2段階のシステムを設計しました。

冷却の段階では、一般的な塩を水に溶かすとエネルギーが吸収され、水が急速に冷やされることを利用しました。

様々な塩を比較した結果、硝酸アンモニウム(NH4NO3)が、最も近い塩化アンモニウム(NH4Cl)の4倍以上の冷却力を持つことが分かりました。

硝酸アンモニウム塩の冷却能力の高さは、その溶解性の高さに起因しています。

「NH4NO3の溶解度は水100gあたり208gにも達し、他の塩は概ね100g以下でした。この塩のもう一つの利点は、非常に安価で、すでに肥料として広く使われていることです。」と付け加えました。

アブドラ王立科学技術大学の科学者たちは、太陽エネルギーと塩水の蒸発による冷却効果を利用したシンプルな冷却システムを開発した。

アブドラ王立科学技術大学の科学者たちは、太陽エネルギーと塩水の蒸発による冷却効果を利用したシンプルな冷却システムを開発した。このシステムは、電気へのアクセスが限られた暑い地域での冷蔵に利用できる。©KAUST; Veronica Moraru

研究チームは、このシステムが食品保存の用途にも適していることを示しました。

発泡ポリスチレン製の箱の中に置かれた金属製のカップの中で、塩を水に徐々に溶かしていくと、カップの温度は室温から約3.6℃まで下がり、15時間以上も15℃以下の状態が続きました。

塩水が室温に達すると、チームは特注のカップ型3Dソーラーリジェネレーターを使って太陽エネルギーで水を蒸発させました。

このカップは、太陽の光をできるだけ多く吸収するように設計された素材でできています。

水が蒸発すると、カップの外壁に硝酸アンモニウム(NH4NO3)の結晶が成長しました。

「結晶化した塩は、重力で塩が落ちてくると自動的に回収されます。いったん回収された塩は、太陽エネルギーを蓄えたものであり、必要に応じて冷却に再利用することができます。」とWenbin氏は言います。

Published by King Abdullah University of Science and Technology. Wenbin Wang et al, Conversion and storage of solar energy for cooling, Energy & Environmental Science (2021). DOI: 10.1039/D1EE01688A

 

 

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