被动辐射冷却现在可以用电来控制

放大字体  缩小字体 2023-02-02 13:47  浏览次数:

Passive radiative cooling can now be co<em></em>ntrolled electrically

在不断变化的气候中,需要采用节能的方式为建筑物和车辆降温。linköping大学的研究人员现在已经证明,被动辐射冷却的电子调谐可以用于控制环境温度和空气压力下的材料温度。研究结果发表在《细胞报告物理科学》杂志上。

“例如,为了给建筑物降温,目前主要使用传统的空调,这需要大量的能源,并且使用对环境有害的制冷剂。在被动辐射冷却的帮助下,外层空间的寒冷可以用来补充正常的ac并减少能量消耗,”linköping大学有机光子学和纳米光学小组的教授和负责人Magnus Jonsson说。

被动辐射冷却利用热能以红外辐射的形式离开物体。所有物体都以红外线的形式发出热量——树木、建筑物、水,甚至人。

不同类型的材料发出不同数量的红外热。这取决于材料吸收红外辐射的能力——吸收红外热量的能力越强,材料释放热量的能力就越强。例如,普通的白色信纸能很好地吸收红外线,因此也能发射红外线。相比之下,金属在这方面做得很差,因为大部分热量都被反射了出来。

由于大气层能够传输红外波长范围内的光,在外太空的寒冷,在哪里温度是大约-270摄氏度,可以用来消除地球上物体的热量。由于温度差的缘故,可以有净输送出来。因此,在被动辐射冷却的帮助下,物体可以获得比环境温度更低的温度。Passive radiative cooling can now be co<em></em>ntrolled electrically

这种效应在很久以前就被使用过,比如在温暖的气候条件下制冰。然而,近年来,材料科学研究对这一现象越来越感兴趣,并开发出了新材料,具有高容量发射红外热量,同时不受太阳光加热。

linköping大学的研究人员现在已经证明,可以通过电子调节设备通过被动辐射冷却散发热量的程度来调节设备的温度。该概念使用一种导电聚合物来电化学调节设备的发射率。研究结果发表在《细胞报告物理科学》杂志上。

“你可以把它比作恒温器。目前,我们可以将温度调整0.25摄氏度。这听起来可能不多,但关键是我们已经证明了在室温和常压下进行这种调节是可能的,”linköping大学的首席研究工程师、该研究的主要作者Debashree Banerjee说。

研究人员认为,现在他们已经证明了这是可能的,有潜力进一步开发材料和设备。从长远来看,有可能设想可以在屋顶上铺设系统,就像太阳能电池一样控制房屋的红外热辐射,并在需要时进行冷却。这种方法只需要极少的能量减少消耗,减少污染。其他应用领域还包括可调谐的服装和墙纸,以热流和提高室内热舒适,降低能源消耗。Passive radiative cooling can now be co<em></em>ntrolled electrically

在《先进科学》杂志上发表的另一项研究中,同一研究小组开发了一种热电装置,由相同的辐射冷却原理提供动力,也由太阳能加热补充。它的原理是在两种纤维素材料之间产生温差,其中一种含有炭黑,可以吸收太阳的热量。这些材料被连接到一种材料上,该材料将温差转换为电势。将该装置暴露在天空中,在适度的太阳辐射下已经产生了60毫伏的电压,但这个概念甚至在夜间也能工作,因为这两种基于木材的材料被设计成具有不同的散热能力。

“我们不仅利用太阳,还利用外太空作为能源,”该小组的博士生、《先进科学》杂志文章的主要作者廖明娜(Mingna Liao)说。

为了对这两项研究进行可控测量,研究人员建造了一个天空模拟器。这样,测量结果就不会像在室外那样受到环境变化的影响。天空模拟器由一个侧面涂有铝的管子组成,可以反射辐射。放置在底部的容器中含有一种吸收热辐射的材料,并用液氮冷却,以模拟外太空的寒冷。

更多信息:Magnus P. Jonsson和同事,环境条件下辐射冷却的电调谐,细胞报告物理科学(2023)。DOI: 10.1016 / j.xcrp.2023.101274。www.cell.com/cell-reports-phys…2666-3864(23)00033-4

廖明娜等,基于纤维素的辐射冷却和太阳能加热功率离子热电,科学进展(2023)。DOI: 10.1002 / advs.202206510期刊信息:Cell Reports Physical Science, Advanced Science

由l提供 inkoping大学
引用被动辐射冷却现在可以是co 电力控制(2023年2月1日)从https://techxplore.com/news/2023-02-passive-cooling-electrically.html本文档检索2023年2月1日 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的公平交易外,未经书面许可,不得转载任何部分。的有限公司 Ntent仅供参考之用。

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