دستاورد دانشمندان MIT: توسعه فناوری خنک‌کننده‌ای که به برق نیازی ندارد

در برخی از گرم‌ترین کشورهای دنیا، یعنی مناطقی که بیشترین نیاز به سیستم‌های خنک‌کننده وجود دارد، با کمبود زیرساخت‌ها برای تامین برق روبه‌رو هستیم. حالا مهندسان دانشگاه MIT موفق به توسعه سیستم خنک‌کننده‌ای شده‌اند که به برق نیازی ندارد و این سیستم پسیو، به دمای 9.3 درجه سلسیوس دست پیدا کرده است.

این سیستم در حقیقت دو فناوری خنک‌کننده مستقل پسیو را با یکدیگر ترکیب کرده؛ دو فناوری که در گذشته مورد استفاده قرار گرفته بودند اما حالا به آن‌ها عایق حرارتی اضافه شده تا خنک‌کنندگی قابل توجهی ایجاد کنند؛ دستاوردی که محققان در گذشته به آن دست نیافته بودند. علاوه بر این، تعمیر و نگهداری آن تنها شامل اضافه کردن آب می‌شود که البته این موضوع هم بستگی به میزان رطوبت منطقه مورد استفاده آن دارد.

نحوه عملکرد سیستم خنک‌کننده جدید MIT

محققان برای بررسی عملکرد سیستم‌شان، آن را با جعبه‌های 10 سانتی‌متری که به راحتی با پنل‌های خورشیدی اشتباه گرفته می‌شوند، روی پشت‌بام یکی از ساختمان‌های MIT آزمایش کردند.

دستگاه‌ها از سه لایه ماده تشکیل شده‌اند؛ لایه‌هایی که هم نقش آب‌ خنک‌کننده و هم امکان عبور گرما را فراهم می‌کنند. لایه بالایی از آئروژل ساخته شده؛ ساختاری اسفنج مانند با جنس پلی‌اتیلن و هوای محصور در حفره‌هایش. با وجود اینکه این لایه ذاتا عایق به حساب می‌آید، اما امکان عبور بخار آب و همچنین تابش مادون قرمز را فراهم می‌کند.

زیر آئروژل، لایه‌ای هیدروژل وجود دارد که آن هم ماده‌ای اسفنج مانند است. با این حال حفره‌هایش با آب پر شده است. در نهایت هم با لایه‌ای آینه‌ای مانند روبه‌رو هستیم که تمام نور ورودی را به سایر اجزای دستگاه منعکس می‌کند تا اجزا و نه محتویات جعبه گرم شوند.

زمانی که آب درون لایه هیدروژل گرم می‌شود، آب به بخار آب تبدیل شده و همراه مقداری گرما به سمت بالا حرکت می‌کند (سرمایش تبخیری). این بخار می‌تواند از لایه آئروژل هم عبور کند؛ لایه‌ای که امکان تابش مادون قرمز را فراهم می‌کند (سرمایش تابشی) تا مقداری گرما را از دستگاه خارج کند.

پژوهشگران MIT مدعی شده‌اند که این سیستم می‌تواند در شرایط مرطوب تا 40 درصد بیشتر مواد غذایی را ایمن نگه دارد و این میزان در شرایط خشک‌تر سه برابر می‌شود. این سیستم همچنین می‌تواند آب مورد استفاده در سیستم‌های تهویه مطبوع را هم خنک کند تا مصرف کلی انرژی کاهش یابد.

با وجود تمام مزایایی که این سیستم دارد، یک مشکل بزرگ پیش‌روی آن است. آئروژل مورد استفاده در این سیستم توسط خود مهندسان دانشگاه MIT توسعه پیدا کرده و شامل یک فرایند تولید گران‌قیمت می‌شود. بنابراین پژوهشگران می‌خواهند روش‌های دیگری را جایگزین آن کنند تا امکان تجاری‌سازی این سیستم وجود داشته باشد. با این حال نمی‌دانیم چه زمانی باید منتظر عرضه تجاری این سیستم باشیم، البته اگر در نهایت چنین اتفاقی رخ دهد.

نتایج کار محققان در ژورنال «Cell Reports Physical Science» منتشر شده است.