无需电力:科学家打造出一套独特的辐射冷却系统

据外媒报道,一项研究描述了一个旨在帮助贫困社区、减少制冷和供暖成本并降低二氧化碳排放的被动冷却系统。被动降温就像树荫一样,一直存在。 最近,研究人员一直在探索如何利用遮挡阳光的纳米材料来为被动冷却技术涡轮增压,这种技术被称为辐射冷却或天空冷却。

虽然已经取得了一些进展,但这种环保技术并不普遍,因为研究人员一直在努力最大化材料的冷却能力。

近日,由布法罗大学工程师领导的新研究在这一领域取得了重大进展。相关研究论文于上月8日发布在了《Cell Reports Physical Science)》上。

文章中,研究人员描述了一种独特设计的辐射冷却系统:

在阳光直射的室外环境下,将测试系统内的温度降低12摄氏度以上;

为了模拟夜晚,将实验室里测试箱的温度降低了14摄氏度以上;

与此同时捕捉到足够的太阳能,从而可以将水加热到60摄氏度左右。

研究人员们指出,虽然测试的系统只有70平方里面,但最终可以扩大到覆盖整个屋顶从而减少社会在制冷和供暖方面对化石燃料的依赖。另外它还可以帮助电力供应有限的社区。

“在我们的日常生活中,对供暖和制冷的需求非常大,尤其是在日益变暖的世界中制冷,”该研究首席作者、UB工程与应用科学学院电气工程教授Qiaoqiang Gan说道。

该系统主要由两面镜子组成,它们由10个极薄的银和二氧化硅层组成,它们V形摆放。

镜子负责吸收入射的阳光,然后将可见光和近红外波段的太阳能转化为热能。另外,镜子还反射来自“发射器”(两个镜子之间的一个垂直盒子)的中红外波,然后发射器将它们携带的热量反射到天空中。

“由于中央热发射体两面的热发射被反射到天空中,所以该发射体的局部冷却功率密度增加了一倍从而导致创纪录的高温降低,”Gan说道,“大多数辐射冷却系统分散太阳能,这限制了系统的冷却能力。即使有完美的光谱选择,在环境温度为25摄氏度的情况下,冷却功率的上限约为每平方米160瓦。相比之下,这些系统上每平方米约1000瓦的太阳能都被浪费了。”

据悉,Gan联合创立了一家新公司Sunny Clean Water LLC,该公司正在寻找合作伙伴从而将这项技术商业化。

接下来,该研究小组将继续研究改进这项技术的方法,其中包括研究如何收集足够的太阳能来烧开水使之适合饮用。

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