Met nieuwe materialen kunnen praktische airconditioners en koelkasten gemaakt worden die weinig of geen elektriciteit gebruiken. Daardoor kunnen gebouwen en koelkasten werken met zonneboilers of afvalwarmte van generatoren. Dat komt omdat er nieuwe poreuze materialen zijn ontwikkeld door onderzoekers van het Pacific Northwest National Laboratory. De materialen kunnen het koelen door middel van adsorptie aanzienlijk verbeteren.



Adsorptiekoelers zijn te groot en te duur voor de meeste toepassingen, zoals in woningen. Peter McGrail, die het onderzoek leidt, voorspelt dat de nieuwe materialen kunnen zorgen voor adsorptiekoelers die 75 procent kleiner zijn dan- en de helft zo duur als de huidige machines. Daarmee kunnen ze concurreren met conventionele compressor-gedreven koelmachines.

 

Alle koelkasten en airconditioners koelen door het verdampen van een koudemiddel, een proces dat warmte absorbeert. Er zijn verschillende methoden om het koudemiddel te condenseren, waarna het hergebruikt kan worden voor koeling. In tegenstelling tot de technologie van de meeste airconditioners, werkend met elektrisch aangedreven compressoren die het verdampte koudemiddel mechanisch comprimeren, maken adsorptiekoelmachines gebruik van warmte om het koudemiddel te condenseren. Adsorptiekoelers echter zijn doorgaans veel minder efficiënt dan koelers die elektrische compressoren gebruiken en ze zijn bovendien omvangrijk en duur, maar ze hebben het voordeel dat ze goedkoper kunnen opereren, omdat ze heel weinig elektriciteit gebruiken. „Als je restwarmte hebt, kun je ze in feite gratis laten werken,” zegt McGrail.



Tot dusver zijn deze koelmachines beperkt tot toepassingen waarbij veel restwarmte beschikbaar is, zoals bij industriële installaties en elektriciteitscentrales of in situaties waar elektriciteit niet altijd aanwezig is. Het verminderen van hun omvang en kosten kan ze aantrekkelijker maken voor meer toepassingen, waaronder in woningen waar ze bijvoorbeeld zouden kunnen werken met warm water uit zonnecollectoren, zegt McGrail.



De sleutel is het verbeteren van het vaste absorberende materiaal. In een adsorptiekoeler wordt verdampt koudemiddel geadsorbeerd, dat wil zeggen: het hecht zich aan een oppervlak van een vaste stof, zoals silicagel. De silicagel kan een grote hoeveelheid water vasthouden in een klein volume. Het fungeert in wezen als een spons voor waterdamp. Als de gel wordt verwarmd, laat het de watermoleculen vrij in een ruimte. Als de concentratie van waterdamp in die ruimte toeneemt, stijgt de druk tot het water condenseert.



McGrail vervangt silicagel met een nieuw materiaal dat is gemaakt door middel van het creëren van nanoscopische structuren die zichzelf assembleren tot complexe driedimensionale vormen. Het materiaal is poreuzer dan silicagel, waardoor het een groter oppervlak biedt aan watermoleculen om zich aan te hechten. Het kan daardoor per eenheid gewicht drie tot vier keer meer water vasthouden dan silicagel waardoor de afmetingen van de koeler kleiner worden. Bron: Technology Review India / published by MIT / door Kevin Bullis.