آخرین مطالب
0
امروز
خنک سازی بدون مصرف انرژی

خنک سازی بدون مصرف انرژی ؛ جدیدترین دستاورد محققان آمریکایی

بنابر جدیدترین مطالعاتی که توسط محققان دانشگاه کلرادو بولدر (University of Colorado Boulder) انجام شده، روزی خواهد رسید که موادی شبیه به یک رول از نوارهای پلاستیکی با توانایی خنک سازی بدون مصرف انرژی ، خانه‌ها و نیروگاه‌های برق را خنک می‌کنند.

برخلاف پنل‌های خورشیدی، این مواد حتی در نبود نور و بدون نیاز به نیروی الکتریسیته هم کار خود را انجام می‌دهند. به‌علاوه هزینه تولید این پوشش‌های پلاستیکی بسیار پایین بوده و برای تولید آنها به صورت انبوه، از هیچ تکنولوژی یا روش پیچیده‌ای استفاده نخواهد شد. شیائوبو یین (Xiaobo Yin)، یکی از مهندسان مکانیک و دانشمندان مواد دانشگاه کلرادو در این مورد می‌گوید: “ما معتقدیم که این فرآیند ساخت ارزان‌قیمت، موجب تحول فناوری‌های خنک‌سازی در آینده خواهد شد.”

اما خنک سازی بدون مصرف انرژی چگونه ممکن است؟

زمانی‌که پرتویی همچون نور خورشید به جسمی می‌تابد، بسته به جنس مواد مورد نظر، طول موج‌های مختلفی از نور منعکس، جذب یا منتقل می‌شود. برای مثال، موادی با رنگ مشکی همچون آسفالت تمایل زیادی به جذب بیشتر نورهای مرئی تابیده‌شده به آنها دارند، در حالی‌که مواد کم‌رنگ یا براق بیشتر از جذب، نور را منعکس می‌کنند.

در این مطالعه، یین و همراهانش به این موضوع فکر کردند که آیا راهی برای دستکاری حرکات نور در مواد مختلف وجود دارد یا نه. درواقع هدف اصلی آنها، پیدا کردن راهی برای تغییر رفتار و مشخصه‌های مواد با طول موج‌های مختلف نور و خنک شدن آنها بدون نیاز به الکتریسته بود. برای بررسی این موضوع، آنها مطالعات خود را روی سیاره زمین انجام دادند که در شب‌های صاف با تابش نورهای مادون قرمز به سوی کیهان‌ و جهان هستی، خود را خنک می‌کند. در این مطالعه محققان متوجه شدند که زمین طی روز، با بمباران شدن توسط پرتوهای نور خورشید به شکل قابل توجهی گرم می‌شود.

همین موضوع، یین و همراهانش را نسبت به پیدا کردن راهی برای کنترل و خنک کردن تابش مادون قرمز همزمان با انحراف امواج نور خورشید مشکوک کرد.

در این مرحله، محققان فراماده‌ای سه‌ترکیبه که لایه اصلی آن ورقه‌ای ضخیم‌تر از یک فویل آلومینیومی بود را ابداع کردند که در ساختارش، موادی همچون پلی (۴-متیل-۱-پنتن) نیز دیده می‌شد. سپس، همراه با پخش کردن ذرات بسیار کوچک شیشه‌ای به صورت اتفاقی در این ماده مرکب، بخش پایینی آن نیز با لایه‌ای نازک از نقره بازتابنده پوشیده شد.

درواقع ذره‌های شیشه درست به اندازه‌ای بودند که برای القای اثری کوانتومی با نام رزونانس فونون-پلاریتون (phonon-polariton resonance) به آن نیاز بود. این اثر زمانی رخ می‌دهد که یک فوتون یا ذره نور در طیف مادون قرمز با لرزش اتم‌های موجود در شیشه در تعامل باشد. محققان متوجه شدند که همراه با برخورد نور خورشید به بخش بالایی این ماده، ذرات شیشه و نقره براق آن، نور مرئی را به سوی هوا برمی‌گردانند. در همین حال، اشعه مادون که از بخش پایینی این ماده وارد شده و از قسمت بالایی آن خارج می‌شود، امکان خنک شدن هر چیزی که زیر ماده ساخته‌شده وجود دارد را فراهم می‌کند.

بنابر گزارشی که 10 روز پیش محققان آمریکایی در مجله ساینس (Science) منتشر کردند، حدود 96 درصد از نور خورشید تابیده‌شده به این ماده بازتاب می‌شود.

خنک سازی بدون مصرف انرژی

پنل خورشیدی

در آزمایش میدانی این ماده جدید و برای بررسی عملی ویژگی خنک سازی بدون مصرف انرژی آن، محققان دریافتند که این ماده توانایی ایجاد اثر خنک‌کنندگی برابر با 110 وات در هر متر مربع طی دوره 72 ساعته را داشته و زمانی‌که در معرض مستقیم نور خورشید در ظهر قرار می‌گیرد، اثری برابر با حداکثر 90 وات در هر متر مربع دارد. درواقع پنل‌های خورشیدی نیز تقریبا همین میزان از انرژی را در ساعات مشابه تولید می‌کنند.

آقای گنگ تان (Gang Tan)، استاد بخش مهندسی عمران و معماری دانشگاه وایومینگ (University of Wyoming) و از محققان حاضر در این مطالعه می‌گوید:

تنها 10 تا 20 متر مربع (107 تا 215 فوت مربع) از این مواد روی سقف یک خانه، آن را در فصل تابستان خنک نگه می‌دارد.

خنک سازی بدون مصرف انرژی

به‌گفته محققان، از این مواد جدید می‌توان برای خنک سازی بدون مصرف انرژی نیروگاه‌های حرارتی که از آب و انرژی برای خنک کردن ماشین‌ها استفاده می‌کنند، بهره برد. علاوه بر این، چنین موادی قادر به افزایش طول عمر و بهره‌وری پنل‌های خورشیدی در گرمای بیش از حد نیز هستند. آقای یین در این مورد می‌گوید:

تنها با استفاده از این مواد در سطوح محتلف پنل های خورشیدی، امکان خنک کردن آن همراه با بازیابی کارایی در حدود 1 تا 2 درصد وجود خواهد داشت که در مقیاس بالا، اهمیت خود را نشان می‌دهد.

پاسخ بدهید

وارد کردن نام و ایمیل اجباری است | در سایت ثبت نام کنید یا وارد شوید و بدون وارد کردن مشخصات نظر خود را ثبت کنید *

*