無需電力:科學家打造出一套獨特的輻射冷卻系統

據外媒報道,一項研究描述了一個旨在幫助貧困社區、減少製冷和供暖成本並降低二氧化碳排放的被動冷卻系統。被動降溫就像樹蔭一樣,一直存在。
最近,研究人員一直在探索如何利用遮擋陽光的納米材料來為被動冷卻技術渦輪增壓,這種技術被稱為輻射冷卻或天空冷卻。

無需電力:科學家打造出一套獨特的輻射冷卻系統

雖然已經取得了一些進展,但這種環保技術並不普遍,因為研究人員一直在努力最大化材料的冷卻能力。

近日,由布法羅大學工程師領導的新研究在這一領域取得了重大進展。相關研究論文於上月8日發布在了《Cell Reports Physical Science)》上。

文章中,研究人員描述了一種獨特設計的輻射冷卻系統:

在陽光直射的室外環境下,將測試系統內的溫度降低12攝氏度以上;

為了模擬夜晚,將實驗室里測試箱的溫度降低了14攝氏度以上;

與此同時捕捉到足夠的太陽能,從而可以將水加熱到60攝氏度左右。

研究人員們指出,雖然測試的系統只有70平方里面,但最終可以擴大到覆蓋整個屋頂從而減少社會在製冷和供暖方面對化石燃料的依賴。另外它還可以幫助電力供應有限的社區。

「在我們的日常生活中,對供暖和製冷的需求非常大,尤其是在日益變暖的世界中製冷,」該研究首席作者、UB工程與應用科學學院電氣工程教授Qiaoqiang Gan說道。

無需電力:科學家打造出一套獨特的輻射冷卻系統

該系統主要由兩面鏡子組成,它們由10個極薄的銀和二氧化硅層組成,它們V形擺放。

鏡子負責吸收入射的陽光,然後將可見光和近紅外波段的太陽能轉化為熱能。另外,鏡子還反射來自「發射器」(兩個鏡子之間的一個垂直盒子)的中紅外波,然後發射器將它們攜帶的熱量反射到天空中。

「由於中央熱發射體兩面的熱發射被反射到天空中,所以該發射體的局部冷卻功率密度增加了一倍從而導致創紀錄的高溫降低,」Gan說道,「大多數輻射冷卻系統分散太陽能,這限制了系統的冷卻能力。即使有完美的光譜選擇,在環境溫度為25攝氏度的情況下,冷卻功率的上限約為每平方米160瓦。相比之下,這些系統上每平方米約1000瓦的太陽能都被浪費了。」

據悉,Gan聯合創立了一家新公司Sunny Clean Water LLC,該公司正在尋找合作夥伴從而將這項技術商業化。

接下來,該研究小組將繼續研究改進這項技術的方法,其中包括研究如何收集足夠的太陽能來燒開水使之適合飲用。

來源:cnBeta