太阳能冰箱空调 制冷不用电

　　作者：凯文·布利斯
　　很快就可以更实际地给建筑物降温了，就使用太阳能热水器和发电机余热就行。这是因为，太平洋西北国家实验室（Pacific?Northwest?National?Laboratory）的研究人员开发出了新型多孔材料（porous?material）。这些材料可以改进一种过程，称为吸附制冷（adsorption?chilling），可用于冰箱和空调。
　　热压缩：在一次会议上的展示表明，有一种新材料（浅绿色），可以压缩成金属泡沫。这种材料用于改进技术，利用热能驱动冷却过程。
　　来源：麻省理工科技创业
　　吸附式制冷机组（Adsorption?chillers）太大而且价格昂贵，对于许多应用而言都是这样，如在家庭使用就是这样。彼得?麦克格雷尔（Peter?McGrail）负责这项研究工作，他预计，这种材料可使吸附制冷机缩小75%，价格降低一半。这将使它们可以竞争过传统的、压缩机驱动的制冷机。
　　所有冰箱和空调降温，都需要蒸发一种制冷剂（refrigerant），这个过程可吸热。它们的区别在于如何压缩制冷剂，以便使它循环使用，进行冷却。不同的是，大部分空调中的技术都是采用电力驱动压缩机，机械压缩蒸发的制冷剂，而吸附式制冷机组是使用热量来压缩制冷剂。吸附式制冷机组通常不够高效，远远低于使用电动压缩机的制冷机，而且体积大，价格昂贵。但它们也有优势，就是可以廉价运行，因为它们只需要很少的电力。“如果你有余热，就可以免费运行，”麦克格雷尔说。
　　迄今为止，这些机组局限于应用在有大量余热的地方，比如工业企业和发电厂，或者不是总有电的地方。降低它们的尺寸和成本，就可以吸引更多的应用，包括在家里，在这些地方，它们的运行可使用太阳能热水器的热水，麦克格雷尔说。
　　关键是改进固体吸附材料。在吸附式制冷机组中，蒸发的制冷剂被吸附，附着于一种固体表面，比如硅胶（silica?gel）。硅胶可以容纳大量的水，只需要一个小空间，它本质上可作为海绵，用于水蒸汽。硅胶被加热时，就会把水分子释放到一个容器中。由于容器中水蒸气浓度上升，压力也会上升，直到水凝结。
　　麦克格雷尔正在取代硅胶，采用一种工程材料，这种材料的制备需要创造纳米级结构，可以自行组装，形成复杂的三维形状。这种材料比硅胶更多孔，赋予它更大的表面积，使水分子可以吸附。因此，它可以捕捉3至4倍多的水，这是以重量计算，是对比硅胶而言，这有助于缩小冷水机组的尺寸。
　　这种材料与水分子的结合也不太强。这就减少了释放水分子所需的热量，使这个过程更有效率，加快水的吸附和解吸过程，可加快50至100倍，这有助于使机组更小。这种材料可以采用的制冷剂不止是水，它扩大了可行的冷却温度范围。
　　由于目前的吸附式制冷机组是电动压缩机制冷机的两到三倍大小，因此，“减少吸附式制冷机组的尺寸75%，就可使它们具有竞争力，”黄云浩（Yunho?Hwang）说，他是马里兰州大学（University?of?Maryland）环境能源工程中心教授。这种制冷机是特别有益的，制冷可采用太阳能热水器的热水，因为吸附式制冷机组可以用相对较低的温度，比如热水器所产生的温度，他说。
　　有一个挑战，对于这类应用而言，就是需要同步降温与生产热，在某些情况下，可能需要包括一个昂贵的热存储系统，以便使制冷机在日落后维持运行。
　　太平洋西北国家实验室的研究人员已获得254万美元，是来自美国高级研究项目署能源处（Advanced?Research?Projects?Agency?for?Energy），要在冷却系统中论证这种材料。依靠这些资金，他们有3年时间来优化材料性能，并将它集成到小型示范机组。