Registreer nu

Log in

vergeten wachtwoord

Wachtwoord vergeten? Vul alstublieft uw e-mail adres in. U ontvangt een link ontvangen en zal een nieuw wachtwoord via e-mail te creëren.

bericht toevoegen

Je moet inloggen om bericht toe te voegen .

question

U moet inloggen om een ​​vraag te stellen.

Log in

Registreer nu

Welkom bij Scholarsark.com! Uw inschrijving krijgt u toegang te verlenen tot het gebruik van meer kenmerken van dit platform. U kunt vragen stellen, maken bijdragen of antwoorden bieden, bekijk profielen van andere gebruikers en nog veel meer. Registreer nu!

Een nieuwe manier om te koelen zonder stroom: Inrichting ontwikkeld aan MIT kon koeling voor off-roosterlocaties bieden

MIT-onderzoekers hebben een nieuwe manier van het verstrekken van het koelen op een warme zonnige dag bedacht, met behulp van goedkope materialen en vereist geen fossiele brandstoffen opgewekte energie. Het passief systeem, die kunnen worden gebruikt om andere koelsystemen om voedsel te bewaren en medicijnen in hete vullen, off-roosterlocaties, is in wezen een high-tech versie van een parasol.

Er zijn twee versies van het apparaat is ontworpen door MIT onderzoekers, onder toepassing van een strook metaal aan direct zonlicht blokkeren, gebouwd en getest op het dak van een gebouw MIT na of deze kan voor koeling ruim beneden omgevingstemperatuur. Foto door Bikram Bhatia

Het systeem maakt warmteafgifte in het mid-infrarode gebied van het licht dat rechtstreeks uit kan passeren door de atmosfeer en stralen in de koude van de ruimte, ponsen dwars door de gassen die fungeren als een kas. Verwarming in direct zonlicht te voorkomen, een kleine strook metaal boven de inrichting blokkeert de zon directe straling opgeschort.

Het nieuwe systeem wordt deze week beschreven in het journaal Nature Communications in een paper van onderzoekswetenschapper Bikram Bhatia, afgestudeerde student Arny Leroy, hoogleraar werktuigbouwkunde en afdelingshoofd Evelyn Wang, hoogleraar natuurkunde Marin Soljačić, en zes anderen bij MIT.

In theorie, het systeem dat ze ontwierpen, kon voor koeling zorgen van maar liefst 20 graden Celsius (36 graden Fahrenheit) onder de omgevingstemperatuur in een locatie als Boston, zeggen de onderzoekers. Tot dusver, in hun eerste proof-of-concept-testen, ze hebben een afkoeling bereikt van 6 C (wat betreft 11 F). Voor toepassingen die nog meer koeling vereisen, Het resterende deel kan worden bereikt door conventionele koelsystemen of thermo-elektrische koeling.

Andere groepen hebben geprobeerd passieve koelsystemen warmtebronnen in de vorm van mid-infrarode golflengten ontwerpen, maar deze systemen zijn gebaseerd op complexe gemanipuleerde fotonische devices die duur om te maken en niet kan zijn direct beschikbaar voor algemeen gebruik, zeggen de onderzoekers. De apparaten zijn complex, omdat ze zijn ontworpen om alle golflengten van het zonlicht bijna perfect reflecteren, en alleen straling uitzenden in het midden-infraroodbereik, voor het grootste gedeelte. Die combinatie van selectieve reflectiviteit en emissiviteit vereist een meerlaags materiaal waarbij de dikte van de lagen wordt gecontroleerd tot op nanometerprecisie.

Maar het blijkt dat vergelijkbare selectiviteit kan worden bereikt door simpelweg het directe zonlicht te blokkeren met een smalle strook die precies in de juiste hoek is geplaatst om het pad van de zon langs de hemel te bedekken, waarvoor geen actieve tracking door het apparaat vereist is. Dan, een eenvoudig apparaat dat is opgebouwd uit een combinatie van goedkope plastic folie, gepolijst aluminium, witte verf, en isolatie kan zorgen voor de nodige warmteafgifte door mid-infraroodstraling, dat is hoe de meeste natuurlijke objecten afkoelen, terwijl wordt voorkomen dat het apparaat wordt verwarmd door direct zonlicht. Eigenlijk, eenvoudige stralingskoelsystemen worden sinds de oudheid gebruikt om nachtelijke koeling te bereiken; het probleem was dat dergelijke systemen overdag niet werkten omdat het verwarmingseffect van het zonlicht tenminste was 10 maal sterker dan het maximaal haalbare koeleffect.

Maar de verwarmingsstralen van de zon reizen in rechte lijnen en worden gemakkelijk geblokkeerd - zoals we ervaren, bijvoorbeeld, door op een warme dag in de schaduw van een boom te stappen. Door het apparaat in de schaduw te stellen door er in wezen een paraplu overheen te plaatsen, en dat aanvullen met isolatie rond het apparaat om het te beschermen tegen de omgevingsluchttemperatuur, de onderzoekers maakten passieve koeling levensvatbaarder.

“We hebben de opstelling gebouwd en buiten geëxperimenteerd op een MIT-dak,in het journaal. “Het werd gedaan met zeer eenvoudige materialen” en toonde duidelijk de effectiviteit van het systeem aan.

“Het is een beetje bedrieglijk eenvoudig,' zegt Wang. "Door een afzonderlijke kap en een zender naar de atmosfeer te hebben - twee afzonderlijke componenten die relatief goedkoop kunnen zijn - vereist het systeem geen speciaal vermogen om selectief uit te zenden en te absorberen. We gebruiken hoekselectiviteit om de directe zon te blokkeren, terwijl we doorgaan met het uitzenden van de warmtedragende golflengten naar de lucht."

Dit project "inspireerde ons om opnieuw na te denken over het gebruik van 'schaduw',', zegt Yichen Shen, een onderzoekspartner en co-auteur van het artikel. "In het verleden, mensen hebben er alleen maar aan gedacht om het te gebruiken om verwarming te verminderen. Maar nu, we weten of de kap slim wordt gebruikt in combinatie met wat ondersteunende lichtfiltering, het kan zelfs worden gebruikt om het object af te koelen," hij zegt.

Een beperkende factor voor het systeem is vochtigheid in de atmosfeer, zegt Leroy, die een deel van de infraroodemissie door de lucht kan blokkeren. In een plaats als Boston, dicht bij de oceaan en relatief vochtig, dit beperkt de totale hoeveelheid koeling die kan worden bereikt, beperken tot ongeveer 20 graden Celsius. Maar in drogere omgevingen, zoals het zuidwesten van de V.S. of vele woestijn- of dorre omgevingen over de hele wereld, de maximaal haalbare koeling zou zelfs veel groter kunnen zijn, hij maakt duidelijk, mogelijk evenveel als 40 C (72 F).

Terwijl het meeste onderzoek naar stralingskoeling zich heeft gericht op grotere systemen die kunnen worden toegepast om hele kamers of gebouwen te koelen, deze benadering is meer lokaal, zegt Wang: “Dit zou handig zijn voor koeltoepassingen, zoals voedselopslag of vaccins.” Inderdaad, het beschermen van vaccins en andere medicijnen tegen bederf in heet, tropische omstandigheden is een grote voortdurende uitdaging geweest waarvoor deze technologie goed gepositioneerd zou kunnen zijn.

Zelfs als het systeem niet voldoende was om de temperatuur helemaal naar het gewenste niveau te brengen, "het zou op zijn minst de belasting kunnen verminderen" op de elektrische koelsystemen, om net dat laatste beetje verkoeling te bieden, zegt Wang.

Het systeem kan ook nuttig zijn voor sommige soorten geconcentreerde fotovoltaïsche systemen, waar spiegels worden gebruikt om zonlicht op een zonnecel te richten om de efficiëntie te verhogen. Dergelijke systemen kunnen echter gemakkelijk oververhit raken en vereisen over het algemeen een actief thermisch beheer met vloeistoffen en pompen. In plaats daarvan, de achterkant van dergelijke concentrerende systemen zou kunnen worden uitgerust met de mid-infrarood emitterende oppervlakken die worden gebruikt in het passieve koelsysteem, en kon de verwarming regelen zonder enige actieve tussenkomst.

Terwijl ze blijven werken aan het verbeteren van het systeem, de grootste uitdaging is het vinden van manieren om de isolatie van het apparaat te verbeteren, om te voorkomen dat het te veel opwarmt uit de omgevingslucht, terwijl het zijn vermogen om warmte uit te stralen niet blokkeert. “De grootste uitdaging is het vinden van isolatiemateriaal dat infrarood-transparant is,' zegt Leroy.

Het team heeft patenten op de uitvinding aangevraagd en hoopt dat het vrij snel toepassingen in de echte wereld kan vinden.


Bron: news.mit.edu, door David L. kaarsenmaker

Wat betreft Marie

Laat een antwoord achter