پژوهشگران MIT به روشی مؤثر برای ساخت یخچال بدون برق دست یافتند
محققان مؤسسه‌ی فناوری ماساچوست (MIT) فناوری مورد استفاده برای خنک‌سازی غیرفعال یا ساخت یخچال بدون برق را به سطحی تازه ارتقا دادند.
طبق نتایجی که در نشریه‌ی «سل ریپورتز فیزیکال ساینس» (Cell Reports Physical Science) منتشر شده است، «ژنگمائو لو» (Zhengmao Lu) پژوهشگر پسادکترای ام‌آی‌تی و همکارانش در آزمایش‌های خود به خنک‌سازی غیرفعال تا ۱۹ درجه‌ی فارنهایت (۹.۳ درجه‌ی سانتی‌گراد) دست یافتند.
سیستم توسعه یافته توسط این تیم، دو فناوری موجود در زمینه‌ی خنک‌کننده‌ی غیرفعال جداگانه را با هم ترکیب می‌کند و با افزودن عایق حرارتی خنک‌سازی قابل توجهی را فراهم می‌کند، که قبلا محقق نشده بود.
این سیستم نه تنها نیاز به حفر چاله زیر زمین برای ساخت یخچال بدون برق را از بین می‌برد، بلکه تنها تعمیرونگهداری مورد نیاز آن، اضافه کردن آب است که حتی دفعات تکرار آن بستگی به رطوبت منطقه دارد.
روش کار
محققان آزمایش این فناوری را در پشت بام ساختمانی در MIT با جعبه‌هایی به عرض ۱۰ سانتی‌متر، که بسیار شبیه یک پنل خورشیدی هستند، پیش بردند.
دستگاه‌های توسعه یافته، از سه لایه ماده تشکیل شده‌اند که نقش دوگانه‌ی خنک‌سازی آب و همچنین عبور گرما را انجام می‌دهند. لایه‌ی بالایی از «هواژل» (Aerogel) ساختاری اسفنج-مانند بر پایه‌ی پلی‌اتیلن با هوای محصور در حفره‌ها، ساخته شده است. اگرچه طبیعت این ماده عایق است، اما اجازه می‌دهد تا بخار آب و پرتو فروسرخ از آن عبور کنند.
زیر آیروژل، لایه ای از «هیدروژل» (Hydrogel) یا «آب‌ژل» وجود دارد که ماده‌ای اسفنج-مانند با حفره‌های پر شده از آب است. در نهایت، یک لایه‌ی آینه-مانند تمام نور ورودی را به دیگر اجزای دستگاه بازتاب می‌دهد تا به جای محتویات جعبه‌ی ذخیره‌سازی، آن‌ها گرم شوند.
هنگامی که آب موجود در هیدروژل گرم می‌شود، به بخار آب تبدیل می‌شود، به سمت بالا حرکت می‌کند و مقداری از گرما را با خود جابه‌جا می‌کند. بخار همچنین می‌تواند از میان هواژل بگذرد و از سویی انتشار پرتو فروسرخ هم به‌عنوان خنک‌کننده‌ی تابشی، مقداری از گرمای دستگاه را مستقیما به هوا منتقل می‌کند.
به گفته‌ی پژوهشگران خنک‌سازی انجام شده در این روش می‌تواند برای نگهداری مواد غذایی به مدت ۴۰ درصد طولانی‌تر از شرایط رطوبتی و سه برابر بیشتر نسبت به شرایط خشک، استفاده شود.
مانعی برای تجاری‌سازی
از این فناوری همچنین می‌توان برای خنک‌سازی کمپرسورهای تهویه مطبوع و کاهش باری که تحمل می‌کنند، استفاده کرد. این کار بازدهی تهویه مطبوع را افزایش می‌دهد و منجر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی هم می‌شود. با این حال، پیش از اینکه این فناوری بتواند به‌صورت تجاری تولید شود، یک مانع بزرگ وجود دارد.
تلاش‌های قبلی برای استفاده از خنک‌کننده‌ی غیرفعال، به این دلیل به موفقیت اندکی دست یافته‌اند که مواد تبخیری مورد استفاده در آن‌ها زیر نور خورشید گرم می‌شوند و نمی‌توانند خنک‌کنندگی کافی داشته باشند. اما برای بازدهی بهتر این آزمایش، هواژل مورد استفاده توسط تیم MIT توسعه داده شد که فرآیند تولید گران‌قیمتی دارد.
حلال‌های استفاده شده در ساخت هواژل باید به آرامی و بدون آسیب رساندن به ساختار آن حذف شوند. این فرآیند با تجهیزات مخصوصی خشک کردن نقطه‌ی بحرانی (CPD) ممکن است و هزینه‌ها را افزایش می‌دهد.
به همین دلیل محققان اکنون مشغول شناسایی روش‌های ارزان‌قیمت مانند خشک کردن انجمادی یا استفاده از مواد جایگزین هستند تا بدون نیاز به CPD، هزینه‌ها را کاهش دهند.
عکس کاور: خنک‌سازی غیرفعال در دانشگاه ام‌آی‌تی
Credit: MIT
منبع: Interesting Engineering
