中國團隊研低成本太陽能冷凍系統 只須加水、不含電子零件

陽光竟可以提供低成本冷凍方法！最新刊於《能源與環境科學》的研究指，成功發明了一個簡單、無電子零件的系統，利用陽光蒸發含鹽水份達到強大冷卻效果，為無法接入電網的貧困社區提供低成本的食品冷藏和空調系統。

沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學王鵬實驗室的博士生王文彬指，炎熱地區的太陽能含量很高，因此將太陽能用於冷卻將非常有吸引力。在全球許多地方，由於氣候變化對製冷的需求更大，但並非每個社區都能獲得用於空調和製冷的電力。因此團隊概念化了一種脫離電網的太陽能轉換和儲存設計，以實現綠色和廉價的冷卻系統。

團隊設計的太陽能冷卻系統（圖左）可作為家居空調。 Credit: 王文彬／KAUST

該團隊設計了一個兩步冷卻和再生系統，冷卻步驟基於將某些常見鹽溶解在水中吸收能量，從而快速冷卻水的事實。在對一系列鹽類進行比較後，團隊發現硝酸銨 (ammonium nitrate, NH₄NO₃) 表現最出色，其冷卻能力是其最接近的競爭對手氯化銨 (ammonium chloride, NH₄Cl) 的四倍多。

硝酸銨鹽超卓的冷卻能力可歸因於其高溶解度。王文彬解釋，NH₄NO₃ 的溶解度達到每 100 克水 208 克，而其他鹽類通常低於 100 克。另外，這種鹽價格亦非常便宜，並且已經被廣泛用作肥料。

團隊表示，該系統在食品儲存應用方面具有良好的潛力。當鹽在放置於聚苯乙烯泡沫箱內的金屬杯中逐漸溶解時，杯的溫度從室溫下降到 3.6°C 左右，並保持 15°C 以下溫度超過 15 個小時。

一旦鹽水達到室溫，團隊使用太陽能通過定制的杯形 3D 太陽能再生器蒸發水。杯子由一種旨在吸收盡可能多的太陽光譜材料製成。隨著水的蒸發，NH₄NO₃ 晶體在杯外凝結。 當鹽因重力下墜時，系統就可以自動收集結晶鹽，可以在需要時再次使用以進行冷卻。

來源：
King Abdullah University of Science and Technology,  , 20 September 2021

報告：
Wang, W.B., She, Y.S., Zhang, C.L. & et al. (2021). Conversion and storage of solar energy for cooling. Energy & Environmental Science. DOI: 10.1039/D1EE01688A

文／Alan Chiu