太陽エネルギーを利用した持続可能なオンデマンド冷却システム

KAUSTの科学者たちは、受動的な太陽エネルギーを利用したシンプルな冷却システムを開発し、電力網にアクセスできない貧困層のコミュニティに低コストで食品冷蔵や生活空間の冷却を提供できるようにしました。このシステムは、電気部品を一切使わず、ある種の塩が水に溶けたときに生じる強力な冷却効果を利用しています。冷却サイクル終了後は、太陽エネルギーを使って水を蒸発させ、塩を再生し、再利用できるようにします。この研究成果は、米国科学雑誌「Energy & Environmental Science」に掲載されました。"冷房用太陽エネルギーの変換と貯蔵".

「暑い地域は太陽エネルギーが豊富なので、その太陽エネルギーを冷房に利用できれば、非常に魅力的です」と、Peng Wangの研究室のポスドク、Wenbin Wangは言う。世界の多くの地域で、気候変動のために冷房の必要性が高まっていますが、すべてのコミュニティがエアコンや冷蔵のための電気を利用できるわけではありません。「私たちは、グリーンで安価な冷房を実現するために、オフグリッドの太陽エネルギー変換・貯蔵設計を構想しました」とWang教授は話します。

水に溶けた塩がエネルギーを吸収し、水を急速に冷却することを利用し、冷却と再生の2段階のシステムを設計した。様々な塩を比較した結果、硝酸アンモニウム（NH4NO3）が、最も近い競合品である塩化アンモニウム（NH4Cl）の4倍以上の冷却力を持ち、傑出した性能を持つことが判明した。硝酸アンモニウムの冷却性能の高さは、その溶解度の高さに起因している。「NH4NO3の溶解度は、水100gに対して208gに達しました。他の塩は一般に100g以下です」とWenbinは言う。「この塩のもう一つの利点は、非常に安価で、すでに肥料として広く使われていることです」と、文彬は付け加える。

一度回収した塩は、太陽エネルギーを蓄積し、必要なときに冷却に再利用することができます。研究チームは、このシステムが食品貯蔵に応用できる可能性を示した。発泡スチロールの箱の中に置いた金属製のカップの中で、塩を水に徐々に溶かすと、カップの温度は室温から約3.6℃まで下がり、15時間以上15℃以下の状態を維持した。

塩水が室温に達すると、研究チームは特注のカップ型3Dソーラー再生装置を用いて、太陽エネルギーを使って水を蒸発させた。カップは、太陽スペクトルをできるだけ多く吸収するように設計された材料で作られている。水が蒸発すると、NH4NO3の結晶がカップの外壁の上に成長した。「結晶化した塩は、重力で落ちるので自動的に回収されます」。一度回収された塩は、太陽エネルギーの蓄積となり、必要な時に冷却に再利用することができるのです」。

詳しくは、以下をご覧ください。

https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/1174/strong-sunlight-powers-passive-cooling-device

[This is automatically translated from English]