Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) ở Saudi Arabia vừa giới thiệu NESCOD, một công nghệ làm mát thụ động hoàn toàn mới. Hệ thống này được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các giải pháp làm mát không phụ thuộc vào điều hòa tiêu tốn điện năng, đặc biệt phù hợp với các khu vực khô hạn và xa xôi.
Cơ chế hoạt động độc đáo
Không giống như điều hòa truyền thống sử dụng máy nén và điện, NESCOD tạo ra hơi lạnh dựa trên phản ứng vật lý tự nhiên. Hệ thống khai thác nguyên lý nhiệt truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh trong nhiệt động lực học. Nó thu thập và lưu trữ năng lượng Mặt Trời để phục vụ cho quá trình làm mát, từ đó loại bỏ chi phí điện và giảm thiểu tác động môi trường.
Chu trình hai giai đoạn
NESCOD hoạt động theo chu trình nhiệt động lực học gồm hai giai đoạn: làm mát bằng hòa tan và tái tạo chất tan bằng năng lượng Mặt Trời. Ở giai đoạn đầu, một loại muối đặc biệt là ammonium nitrate được hòa tan trong nước. Quá trình này hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh để phá vỡ các liên kết ion của muối, làm giảm nhanh nhiệt độ của chất lỏng. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy hệ thống có thể đạt công suất làm mát lên tới 191 W trên mỗi mét vuông trong điều kiện tiêu chuẩn.
Ở giai đoạn tái tạo, các nhà nghiên cứu đã phát triển một bộ tái tạo năng lượng mặt trời 3D, sử dụng ánh nắng để biến nước trong dung dịch muối thành hơi nước. Khi nước bay hơi, amoni nitrat kết tinh trở lại, sẵn sàng cho chu trình làm mát mới. Quá trình hòa tan và tái tạo diễn ra tách biệt, cho phép hiệu ứng lạnh được lưu trữ và sử dụng bất cứ khi nào cần.
Hiệu quả vượt trội và ứng dụng thực tế
NESCOD có thể duy trì hiệu quả làm mát sau nhiều chu kỳ sử dụng. Khi tiếp xúc với bức xạ Mặt Trời tiêu chuẩn, hệ thống có thể làm bay hơi khoảng 2,2 kg nước trên mỗi mét vuông mỗi giờ, giữ nhiệt độ trong khoảng 5-15 độ C. Đặc biệt, hệ thống có thể thu hồi hơi nước tạo ra, cho phép tái sử dụng nước với tạp chất dưới 1 ppm. Tính năng này rất hữu ích ở các vùng khô hạn, nơi tiết kiệm nước là yếu tố sống còn.
Tiềm năng kinh tế và môi trường
Amoni nitrat, chất mang năng lượng hóa học chính, có chi phí thấp và đã được sản xuất quy mô lớn. Điều này giúp NESCOD trở thành một lựa chọn khả thi về kinh tế để triển khai trên quy mô lớn. Công nghệ này hứa hẹn giảm sự phụ thuộc vào các hệ thống làm lạnh chạy bằng diesel, tối ưu hóa truyền nhiệt bức xạ và ứng dụng hiệu quả ở các khu vực xa xôi hoặc dễ xảy ra thiên tai.
NESCOD không chỉ là giải pháp làm mát bền vững mà còn góp phần bảo vệ môi trường, giảm phát thải khí nhà kính từ các hệ thống điều hòa truyền thống. Với những ưu điểm vượt trội, công nghệ này mở ra hy vọng mới cho các vùng khô hạn trên thế giới.
