Các nhà nghiên cứu của MIT cải tiến công nghệ làm mát thụ động

Công nghệ này cần vượt qua một số rào cản nữa để có thể ứng dụng vào quy mô lớn.
Các nhà nghiên cứu của MIT cải tiến công nghệ làm mát thụ động
Trình diễn làm mát thụ động của MIT. Nguồn: MIT

Các nhà nghiên cứu tại viện công nghệ Massachusetts đã nâng cao hơn nữa công nghệ được sử dụng để làm mát thụ động, một phương pháp hoàn toàn không cần điện. Trong những nỗ lực gần đây của họ, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Zhengmao Lu và các đồng nghiệp của ông đã đạt được khả năng làm mát thụ động đạt 19 độ F (9,3 độ C), một thông cáo báo chí của trường đại học cho biết.

Hệ thống này kết hợp hai công nghệ làm mát thụ động độc lập đã được sử dụng trước đây và sau đó được bổ sung thêm lớp cách nhiệt để cung cấp khả năng làm mát tốt hơn đáng kể, điều mà trước đây chưa đạt được. Hệ thống không chỉ giúp bạn giải phóng khỏi việc phải đào một cái lỗ dưới lòng đất để làm tủ lạnh, mà việc bảo trì duy nhất mà nó yêu cầu là bổ sung nước. Tần suất của điều này cũng sẽ phụ thuộc vào độ ẩm của khu vực.

Hệ thống hoạt động như thế nào?
Các nhà nghiên cứu đã trình diễn công nghệ của họ trên sân thượng của một tòa nhà tại MIT với những chiếc hộp có chiều ngang 4 inch (10 cm) và có thể dễ dàng bị nhầm lẫn với một tấm pin mặt trời.

Các thiết bị do họ chế tạo bao gồm ba lớp vật liệu thực hiện vai trò kép là nước làm mát cũng như cho nhiệt truyền qua. Lớp trên cùng được làm bằng aerogel, một cấu trúc giống như bọt biển được làm từ polyetylen với không khí được bao bọc trong các khoang. Mặc dù có bản chất cách nhiệt, vật liệu này cho phép hơi nước và bức xạ hồng ngoại đi qua nó.

Bên dưới aerogel là một lớp hydrogel, một vật liệu khác giống như bọt biển, nhưng các khoang của nó chứa đầy nước. Cuối cùng, một lớp giống như gương phản chiếu tất cả ánh sáng tới các thành phần khác của thiết bị để các thành phần nóng lên chứ không phải bên trong hộp lưu trữ.

Khi nước trong hydrogel được làm nóng, nó chuyển thành hơi nước và bốc lên (làm mát bay hơi), mang theo một phần nhiệt. Hơi cũng có thể đi qua aerogel, điều này cũng cho phép bức xạ hồng ngoại (làm mát bằng bức xạ) mang một số nhiệt từ thiết bị lên thẳng trong không khí và vào không gian.

Theo thông cáo báo chí, việc làm mát đạt được có thể được sử dụng để bảo quản thực phẩm lâu hơn 40% trong điều kiện ẩm ướt và lâu hơn gấp ba lần trong điều kiện máy sấy.

Hướng tới thương mại hóa
Công nghệ này cũng có thể được sử dụng để giảm tải mà máy nén điều hòa không khí đi qua bằng cách làm mát chúng. Điều này sẽ làm tăng hiệu suất của máy điều hòa không khí và tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, có một rào cản lớn trước khi công nghệ này có thể được nhân rộng về mặt thương mại.

Những nỗ lực trước đây trong việc sử dụng phương pháp làm mát thụ động đã đạt được một phần thành công vì các vật liệu bay hơi được sử dụng trong quá trình này sẽ nóng lên dưới mặt trời và không thể cung cấp đủ khả năng làm mát. Aerogel được sử dụng trong các thí nghiệm này được phát triển bởi nhóm MIT và liên quan đến một quy trình sản xuất tốn kém.

Dung môi được sử dụng trong sản xuất aerogel cần được loại bỏ từ từ mà không làm hỏng cấu trúc aerogel. Điều này đạt được nhờ thiết bị chuyên dụng tạo điều kiện cho quá trình làm khô điểm tới hạn (CPD) từ đó làm tăng chi phí.

Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc để xác định xem các phương pháp rẻ tiền như sấy đông lạnh hoặc sử dụng các vật liệu thay thế có thể tránh được nhu cầu về CPD hay không. Hiện tại, nhóm nghiên cứu vẫn đang cố gắng cải tiến công nghệ này.

Minh Khang
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM