| 太陽能冰箱空調 制冷不用電 |
| 2012-8-29 中國冷鏈物流網www.m.kk7885.com |
作者：凱文·布利斯
很快就可以更實際地給建筑物降溫了，就使用太陽能熱水器和發電機余熱就行。這是因為，太平洋西北國家實驗室（Pacific?Northwest?National?Laboratory）的研究人員開發出了新型多孔材料（porous?material）。這些材料可以改進一種過程，稱為吸附制冷（adsorption?chilling），可用于冰箱和空調。
熱壓縮：在一次會議上的展示表明，有一種新材料（淺綠色），可以壓縮成金屬泡沫。這種材料用于改進技術，利用熱能驅動冷卻過程。
來源：麻省理工科技創業
吸附式制冷機組（Adsorption?chillers）太大而且價格昂貴，對于許多應用而言都是這樣，如在家庭使用就是這樣。彼得?麥克格雷爾（Peter?McGrail）負責這項研究工作，他預計，這種材料可使吸附制冷機縮小75%，價格降低一半。這將使它們可以競爭過傳統的、壓縮機驅動的制冷機。
所有冰箱和空調降溫，都需要蒸發一種制冷劑（refrigerant），這個過程可吸熱。它們的區別在于如何壓縮制冷劑，以便使它循環使用，進行冷卻。不同的是，大部分空調中的技術都是采用電力驅動壓縮機，機械壓縮蒸發的制冷劑，而吸附式制冷機組是使用熱量來壓縮制冷劑。吸附式制冷機組通常不夠高效，遠遠低于使用電動壓縮機的制冷機，而且體積大，價格昂貴。但它們也有優勢，就是可以廉價運行，因為它們只需要很少的電力。“如果你有余熱，就可以免費運行，”麥克格雷爾說。
迄今為止，這些機組局限于應用在有大量余熱的地方，比如工業企業和發電廠，或者不是總有電的地方。降低它們的尺寸和成本，就可以吸引更多的應用，包括在家里，在這些地方，它們的運行可使用太陽能熱水器的熱水，麥克格雷爾說。
關鍵是改進固體吸附材料。在吸附式制冷機組中，蒸發的制冷劑被吸附，附著于一種固體表面，比如硅膠（silica?gel）。硅膠可以容納大量的水，只需要一個小空間，它本質上可作為海綿，用于水蒸汽。硅膠被加熱時，就會把水分子釋放到一個容器中。由于容器中水蒸氣濃度上升，壓力也會上升，直到水凝結。
麥克格雷爾正在取代硅膠，采用一種工程材料，這種材料的制備需要創造納米級結構，可以自行組裝，形成復雜的三維形狀。這種材料比硅膠更多孔，賦予它更大的表面積，使水分子可以吸附。因此，它可以捕捉3至4倍多的水，這是以重量計算，是對比硅膠而言，這有助于縮小冷水機組的尺寸。
這種材料與水分子的結合也不太強。這就減少了釋放水分子所需的熱量，使這個過程更有效率，加快水的吸附和解吸過程，可加快50至100倍，這有助于使機組更小。這種材料可以采用的制冷劑不止是水，它擴大了可行的冷卻溫度范圍。
由于目前的吸附式制冷機組是電動壓縮機制冷機的兩到三倍大小，因此，“減少吸附式制冷機組的尺寸75%，就可使它們具有競爭力，”黃云浩（Yunho?Hwang）說，他是馬里蘭州大學（University?of?Maryland）環境能源工程中心教授。這種制冷機是特別有益的，制冷可采用太陽能熱水器的熱水，因為吸附式制冷機組可以用相對較低的溫度，比如熱水器所產生的溫度，他說。
有一個挑戰，對于這類應用而言，就是需要同步降溫與生產熱，在某些情況下，可能需要包括一個昂貴的熱存儲系統，以便使制冷機在日落后維持運行。
太平洋西北國家實驗室的研究人員已獲得254萬美元，是來自美國高級研究項目署能源處（Advanced?Research?Projects?Agency?for?Energy），要在冷卻系統中論證這種材料。依靠這些資金，他們有3年時間來優化材料性能，并將它集成到小型示范機組。 |
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