Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Kemi

Hurtigttørrende polymer kan være nøglen til mere energieffektive bygninger

Termo-responsive polymerkompositter er vist i Dr. Shuang (Cynthia) Cuis laboratorium. Polymeren kan gøre klimaanlæg mere energieffektivt ved at adskille affugtnings- og varmefjernelsesprocesserne og forbedre de mest energikrævende trin. Kredit:University of Texas i Dallas

University of Texas i Dallas forskere og deres samarbejdspartnere er ved at udvikle et hurtigttørrende polymert tørremiddel, der kan affugte bygninger ved at bruge mindst 30 % mindre energi end konventionelle klimaanlæg.



Forskernes termo-responsive materiale absorberer fugt fra luften og tørrer hurtigt, når det udsættes for lav varme, sagde Dr. Shuang (Cynthia) Cui, hovedforsker og assisterende professor i maskinteknik ved Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science.

Cui forestiller sig, at inde i en bygnings varme-, ventilations- og klimaanlæg vil tørremidlet belægge en roterende cylinder og absorbere fugt fra luften under en del af en rotation. Efterhånden som strukturen roterer, vil det vandfyldte materiale bevæge sig gennem et regenereringstrin, der udsætter det for lav varme for at fjerne den absorberede fugt. Cyklussen ville gentages kontinuerligt.

"Vores mål er at udvikle tørremidlet til at hjælpe med at affugte og afkøle bygninger mere effektivt end konventionelle klimaanlæg og sænke kulstofemissionerne betydeligt," sagde Cui. "Det er bydende nødvendigt at forbedre affugtningsenergieffektiviteten. Effektiv luftaffugtning repræsenterer en glimrende mulighed for at reducere energiforbruget og drivhusgasemissionerne for at lette bæredygtigheds- og dekarboniseringsbevægelsen for at modvirke klimaændringer."

UT Dallas mekanik ph.d.-studerende Leshi Feng (til venstre) er en af ​​forskerne, der arbejder sammen med Dr. Shuang (Cynthia) Cui for at udvikle termo-responsive polymerer, der kunne køle bygninger mere effektivt. Kredit:University of Texas i Dallas

Klimaanlæg og elektriske ventilatorer står for 20% af den samlede elektricitet, der bruges i bygninger på verdensplan, og efterspørgslen forventes at stige, ifølge Det Internationale Energiagentur. Affugtning af varm luft kan forbruge halvdelen eller mere af et klimaanlægs energi.

Det termofølsomme tørremiddel kan gøre klimaanlæg mere energieffektivt ved at adskille affugtnings- og varmefjernelsesprocesserne og forbedre de mest energikrævende trin. For eksempel, i modsætning til traditionelle klimaanlæg, behøver et system, der bruger tørremidlet, ikke at køle spoler ved lave temperaturer for at kondensere fugt fra luften som en del af affugtningsprocessen. I modsætning til et traditionelt klimaanlæg behøver tørremidlet sandsynligvis ikke at blive opvarmet til høje temperaturer for at fordampe den opsamlede fugt.

Cui og forskere fra National Renewable Energy Laboratory, hvor Cui tidligere arbejdede, offentliggjorde en undersøgelse, der beskriver den optimale polymerstruktur i Advanced Energy Materials . Forskere fortsætter med at optimere strukturen for at hjælpe den med at absorbere mere fugt og samtidig tørre hurtigt ved et lavt energiforbrug.

Stefan sagde, at hun og forskere i hendes laboratorium udvikler en række termo-responsive polymerer for at bestemme, hvilke formler der fungerer bedst. Hun sagde, at hun er imponeret over Cuis arbejde med at anvende den termo-responsive polymer, der typisk bruges i medicinafgivelsesapplikationer til at opbygge affugtning.

"Dr. Cuis kreativitet til at bringe disse termo-responsive polymerer ind i denne nye applikation er fantastisk," sagde Stefan.

Stefan sagde også, at Cuis samarbejde med en industripartner er nøglen til at sikre, at forskningen vil have en virkning i den virkelige verden.

"Dr. Cuis forskning er meget applikationsdrevet," sagde Stefan. "Hun vil gøre en forskel, og med sit branchepartnerskab vil hun tage den termoresponsive polymer til næste niveau."

Flere oplysninger: Paul W. Meyer et al., Engineered Polymer Architectures for Thermo-Responsive Desiccants in Dehumidification Applications, Advanced Energy Materials (2023). DOI:10.1002/aenm.202300990

Journaloplysninger: Avancerede energimaterialer

Leveret af University of Texas i Dallas




Varme artikler