Solsvamp

MIT-ingenjörer har uppfunnit en bubbellindad, svampliknande enhet som suger upp naturligt solljus och värmer upp vatten till koktemperaturer, vilket genererar ånga genom porerna.

Solånggeneratorn kräver inga dyra speglar eller linser för att koncentrera solljuset. Istället förlitar den sig på lågteknologiska material för att fånga solljus och koncentrera det som värme. Värmen riktas sedan mot svampens porer, som drar upp vatten och släpper ut det som ånga.

Från sina experiment – ​​inklusive ett där de placerade solsvampen på taket av MIT:s byggnad 3 – fann forskarna att strukturen värmde upp vattnet till dess koktemperatur på 100 °C. Svampen kan generera ånga på några minuter (och ibland bara sekunder), även under relativt svala, mulna dagar.

Bubbelplast hjälper solånggeneratorn att fånga upp solens värme.

Designen kan ge billiga alternativ för avsaltning, uppvärmning av vatten i bostäder, rening av avloppsvatten och sterilisering av medicinska verktyg.

Forskningen leddes av George Ni, en doktorand vid MIT, och Gang Chen, professor i kraftteknik och chef för avdelningen för maskinteknik.

En nyckelkomponent i designen är en spektralt selektiv absorbator - en blå, metallliknande film som vanligtvis används i solvärmare. Materialet absorberar strålning i det synliga området av det elektromagnetiska spektrumet, men det strålar inte i det infraröda området, vilket innebär att det både absorberar solljus och fångar värme, vilket minimerar värmeförlusten.

Eftersom koppar leder värme effektivt, monterade forskarna ett tunt kopparskikt belagt med den spektralt selektiva absorbatorn på ett värmeisolerande stycke flytande skum. Men de fann att även om strukturen inte utstrålade mycket värme tillbaka ut till miljön, strömmade fortfarande värme ut genom konvektion, där rörliga luftmolekyler som vind naturligt skulle kyla ytan.

En lösning på detta problem kom från Chens 16-åriga dotter, som då arbetade på ett science fair-projekt – ett provisoriskt växthus tillverkat av enkla material, inklusive bubbelplast.

Hon kunde värma den till 160 °F på vintern! säger Chen. Det var väldigt effektivt.

Chen föreslog Ni att förpackningsmaterialet skulle kunna användas för att förhindra värmeförlust genom konvektion. Att täcka svampen med den skulle släppa in solljus genom materialets genomskinliga omslag samtidigt som luft fångas i dess isolerande bubblor.

Jag var väldigt skeptisk till idén först, minns Ni. Jag trodde att det inte var ett högpresterande material. Men vi provade den tydligare bubbelplasten med större bubblor för mer luftfångande effekt, och det visar sig att det fungerar. Nu på grund av denna bubbelplast behöver vi inte speglar för att koncentrera solen.

Medan prototypen omvandlade bara 20 procent av det inkommande solljuset till ånga, planerar forskarna att utforska andra material, inklusive olika konfigurationer av bubbelplast, för att förbättra prestandan hos lågkostnadsenheten.

Dölj