Meget effektiv køling ved hjælp af et nyt nanoporøst fast stof

Varmegenvinding (solenergi, varmepumpe, aircondition, køling) er et centralt forskningsfokus i retning af at reducere strømforbruget og tilskynde til bæredygtig udvikling. Selvom vandgenvinding og frigivelse ved hjælp af nanoporøse materialer er en pålidelig strategi til at nå dette mål, udvikling af nye energieffektive processer er fortsat en udfordring. Forskere fra Paris Porous Materials Institute (CNRS, ENS Paris, ESPCI Paris/ PSL University) og fra Charles Gerhardt Institute i Montpellier (Université Montpellier/CNRS/ENSCM) har opdaget et nyt hybrid porøst materiale, der er robust og syntetiseret gennem en "grøn kemi"-rute. I Naturenergi , de rapporterer, at dette nye materiale er meget mere effektivt end nogen anden vandadsorbent, med høj lagerkapacitet og lavere regenereringstemperatur.

Brugen af ​​vandsorption (dvs. molekyler, der er i stand til at fiksere vand ved overfladen) lover for varmegenvinding fra industrielle processer og solenergi. Den typiske temperatur for interne varmtvandssystemer, der involverer en kraftvarmeproducent, overstiger ikke 63°C, og den kan bruges til køleanlæg og varmepumper. Nuværende processer er baseret på uorganiske porøse kommercielle adsorbenter (zeolitter eller beslægtede faste stoffer), der lider af høje regenereringstemperaturer og/eller begrænsede porevolumener, hvilket fører til energi-ineffektive systemer.

For at overvinde disse ulemper, forskere fra Paris Porous Materials Institute og Charles Gerhardt Institute i Montpellier designet et nyt hydrofilt nanoporøst hybridt fast stof med store porer, lavet af zirconium oxoclusters:Zr-MOF, som kombinerer et sæt parametre, der giver meget højere vandsorptionsydelse. Til køleprocesser, den samlede ydeevne afhænger ikke kun af vands fordampnings- og kondensationstemperaturer, men også på adsorptions- (exotermiske) og desorptions- (endoterme) temperaturer, lagerkapaciteten, stabilitet og kinetik af varmeveksling, blandt andre.

Den nye Zr-MOF udviser en mikroporøs struktur, der er meget stabil ved tilstedeværelse af varmt vand. Det viser en meget udtalt hydrofil adfærd med betydelige varmeudvekslinger og en porestørrelse tilstrækkelig nok til at adsorbere store mængder vand og også en lavere regenereringstemperatur under desorptionstrinnet ( <65°C). Forskere fra det koreanske forskningsinstitut for kemisk teknologi (KRICT) har udført energiske præstationsberegninger (forholdet mellem energien taget fra fordamperen og den nødvendige energi til at regenerere adsorbenten). Denne analyse afslørede, at det faste stof er mere effektivt end noget andet evalueret porøst materiale hidtil til denne type anvendelse. Det bør føre til udviklingen af ​​en ny generation af køleprocesser til at genvinde solenergi eller endda energi fra varmekilder relateret til menneskelige aktiviteter.