Учёные создали панели для пассивного охлаждения — они могут охлаждать дома и контейнеры с продуктами без электричества

По мере повышения температуры на всей Земле спрос на холодильные и кондиционирующие установки будет непрерывно расти. И это само по себе будет усугублять кризисную ситуацию: эффективность современных устройств охлаждения не так уж высока и они требуют много энергии, что ведёт к большим выбросам и усугублению парникового эффекта. Поэтому пассивные системы охлаждения только приветствуются, а новое изобретение учёных из MIT обещает повысить их эффективность.

Источник изображения: MIT

Группа учёных из Массачусетского технологического института разработала перспективную трёхслойную панель для пассивного охлаждения. Заявлено, что технология позволяет даже во влажном климате снизить температуру панели на величину до 9,3 °C по сравнению с температурой окружающей среды. Всё что нужно для работы такой охлаждающей панели — это добавлять в неё обычную воду. Совсем немного воды. Для жаркого и засушливого климата это придётся делать чаще — один раз в четыре дня, а для регионов с повышенной влажностью достаточно будет доливать воду один раз в месяц.

Установка напоминает собой солнечную панель. Её верхний слой представляет собой аэрогель — пористую паропроницаемую пластиковую структуру с заполненными обычным воздухом порами. Под аэрогелем расположен слой гидрогеля — тоже слой полимера, но уже с водой в порах. Этот слой во многом похож на гидрогелевые медицинские повязки для лечения открытых ран. Третий — самый нижний слой — это зеркальная поверхность, отражающая солнечные лучи обратно, что предотвращает нагрев охлаждаемого объекта за панелью.

Исследователи подчеркнули, что они впервые объединили в одном решении давно известные принципы — это охлаждение методом испарения жидкости и радиационное охлаждение, когда инфракрасное излучение от объекта (тепло) уходит в космос, а не рассеивается в окружающем пространстве. На этом принципе уже предложен ряд систем охлаждения, которые могут даже обеспечить работу солнечным панелям в ночное время. Также интересным решением стало использование слоя аэрогеля в качестве теплоизоляции, которая дополнительно защищала охлаждаемый объект от нагрева солнечными лучами.

Работает сэндвич-панель следующим образом. Аэрогель пропускает инфракрасное излучение к слою гидрогеля, но отсекает все остальные лучи Солнца. Инфракрасное излучение испаряет воду в слое гидрогеля и пар выходит наружу через аэрогель. Избыточное инфракрасное излучение и собственное инфракрасное излучение панели излучается в космос. Расходный материал в такой схеме — это обычная вода. Опытный экземпляр показал рекордную эффективность панели, обеспечив разницу между температурой окружающей среды и панелью до 9,3 °C.

Предложенное решение может подойти как для домов, так и для контейнеров для перевозки и хранения продуктов питания в регионах, где нет стабильных источников электрической энергии. Подобными панелями можно оборудовать крышки продуктовых павильонов. Во влажном климате это поможет увеличить время хранения скоропортящихся продуктов до 40 % и в три раза в более сухих условиях (где разница в температуре охлаждения и воздуха будет выше).

Единственным барьером на пути коммерциализации разработки остаётся аэрогель, чьё производство пока неэффективно. Сегодня он производится только в лабораторных условиях в процессе смешивания полимера и растворителя и крайне долгой последующей сушки. Учёные обещают разработать технологию упрощённого производства аэрогеля и тогда пассивные холодильники и пассивные «бустеры» для кондиционеров могут стать массовыми.