太阳与太空利用寒冷的宇宙和太阳能来获取可再生能源

随着传统能源方法成本增加并对环境造成损害，宾夕法尼亚州立大学的研究人员正在转向两种未充分利用的可再生资源——太阳和外太空，以寻求发电和被动冷却结构的解决方案。

在机械工程助理教授朱林晓的带领下，该团队开发并测试了一种双重冷却和供电策略，该策略同时在太阳能电池中收集太阳能，并通过辐射冷却将热量引出地球。他们于3月13日在《细胞报告物理科学》上发表了他们的能源解决方案，该解决方案比任何一个组件本身都更有效。

辐射冷却的原理是立即将红外光直接发送到外太空，而不会使周围的空气变暖。朱使用热像仪来帮助解释这个概念。

不可见的载热红外光只能通过热像仪看到，热像仪使用颜色来显示物体发出的温度。例如，人体发出橙色或红色的光表示温度较高，而寒冷天气下的窗户呈蓝色，表示温度较低。热红外辐射，也称为黑体辐射，是人和物体在冷却时散发的能量。

“在辐射冷却中，红外光从一块透明的低铁玻璃辐射出来，”朱说。“光线从玻璃上反射出来，穿过大气层，而不使周围的空气变暖，然后落在外太空，我们称之为寒冷的宇宙。”

这个过程反过来又冷却了辐射冷却器的表面。然后，可以将冷却能力引导至某个物体，例如建筑物或冰箱内部。

白天辐射冷却是十年前发明的，目前正在开发为一种新兴的零碳冷却方法。2014年，作为斯坦福大学的博士生，朱在第一个开发白天辐射冷却的研究团队中任职。

“在夜间和白天，辐射冷却器充当24/7天然空调，”第一作者、宾夕法尼亚州立大学机械工程博士生普拉米特·戈什(PramitGhosh)说。“即使在炎热的天气里，辐射冷却器摸起来也是冰冷的。”

在辐射冷却器下方，研究人员放置了一块太阳能电池板，这样在白天，阳光就可以穿过透明的辐射冷却器，被吸收到太阳能电池中发电。

研究人员去年夏天在宾夕法尼亚州立大学可持续发展研究所的可持续发展体验中心测试了他们的系统。他们发现，双收集系统发电和冷却的综合效益可以比裸太阳能电池节省多达30%的电力。换句话说，将资源作为一对一起收获超过了单独使用任一资源的性能。

“根据这些实验结果，同时使用两个收集器有可能显着优于裸太阳能电池，这是一项关键的可再生能源技术，”朱说。

另一个好处是该装置的尺寸：由于两台收割机堆叠在一起，因此它们在屋顶或地面上占用的空间最小。

“我们可以在同一时间、同一地点，一天24小时共同开发这些可再生资源，”Ghosh说。

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