【《华人》传媒编辑王惠豫2022年9月22日】随着世界变暖,耗电空调系统的使用预计将大幅增加,这将给现有电网带来压力。现在,麻省理工学院(MIT)开发的一种创新系统提供了一种方法,可以使用被动冷却来保存粮食作物,并补充建筑物中的传统空调,而不需要电力,只需要很少的水。


该系统将辐射冷却、蒸发冷却和隔热组合在一个薄薄的组件中,类似于现有的太阳能电池板,可以从环境温度提供高达19华氏度(9.3摄氏度)的冷却,足以在非常潮湿的条件下将食品的安全储存时间延长约40%。在干燥条件下,它可以将安全储存时间增加两倍。

这一发现发表在9月20日的《细胞报告物理科学》杂志上(Cell Reports Physical Science),这篇论文的第一作者是麻省理工学院博士后卢正茂 (Zhengmao L))。虽然还需要更多的研究来降低该系统的一个关键部件的成本,但研究人员表示,这样的系统最终可能会在满足世界许多地区的冷却需求方面发挥重要作用,在这些地区,缺电或缺水限制了传统冷却系统的使用。

该系统结合了以前使用的两种独立的被动冷却技术,然后添加了隔热材料,以提供更多的冷却,这是以前从未实现过的。该系统不仅让你不必在地下挖洞来制造冰箱,而且它唯一需要的维护工作就是加水。

09 22 MIT EfficientCooling 01 press 0

 

这个系统是如何运作的?

研究人员在麻省理工学院一栋建筑的屋顶上展示了他们的技术,盒子的直径为4英寸(10厘米),很容易被误认为是太阳能电池板。

09 22 MIT cooling system without electricity

他们制造的设备由三层材料组成,既起到冷却水的双重作用,又让热量通过。顶层由气凝胶制成,这是一种由聚乙烯制成的海绵状结构,空气被包裹在空腔中。虽然这种材料在本质上是隔热的,但它允许水蒸气和红外线辐射通过它。

气凝胶下面是一层水凝胶,这是另一种类似海绵的材料,但它的空腔里充满了水。最后,镜状层将所有入射光线反射回设备的其他组件,使组件升温,而不是储存盒中的内容物。

当水凝胶中的水被加热时,它会变成水蒸气,并向上上升(蒸发冷却),带走一些热量。蒸汽也可以通过气凝胶,这也允许红外辐射(辐射冷却)将一些热量从设备直接带到空气中。

 

实现商业化需要克服的障碍

该技术还可以用来通过冷却空调压缩机来降低它们的负荷。这将提高空调的效率,并导致节能。然而,在这项技术能够商业化之前,还有一个主要的障碍。

以前使用被动冷却的尝试已经取得了部分成功,因为该过程中使用的蒸发材料会在阳光下加热但是无法提供足够的冷却。在MIT实验中使用的气凝胶是由麻省理工学院的团队开发的,涉及昂贵的制造工艺。

气凝胶制造中使用的溶剂需要在不破坏气凝胶结构的情况下缓慢去除。这是通过便于临界点干燥(CPD)的专用设备实现的,这增加了成本。

研究人员目前正在努力确定,冷冻干燥或使用替代材料等廉价方法是否可以避免对CPD的需要,从而降低成本。

 

发表在《细胞报告物理科学》的论文:Significantly enhanced sub-ambient passive cooling enabled by evaporation, radiation, and insulation: Cell Reports Physical Science

 

(来源:MIT News, Interesting Engineering)

 

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最新疫情

2022年9月15日    疫情分析

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9月13日:299
9月14日:479
9月15日:478
3天死亡:4;3天新增住院:21
CDC评估:低风险
圣地亚哥最近7天平均每日新增病例 406,比较前7天平均每日新增 405,上升了 0,5%;
圣地亚哥最近7天累计死亡 9, 比较前7天累计死亡 10,下降了 10.0%
 
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