Forskare från University of Texas i Dallas och deras medarbetare utvecklar ett snabbtorkande polymert torkmedel som kan avfukta byggnader som använder minst 30 % mindre energi än konventionella luftkonditioneringssystem.
Forskarnas termokänsliga material absorberar fukt från luften och torkar snabbt när det utsätts för låg värme, säger Dr Shuang (Cynthia) Cui, huvudforskare och biträdande professor i maskinteknik vid Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science.
Cui föreställer sig att inuti en byggnads värme-, ventilations- och luftkonditioneringssystem skulle torkmedlet täcka en roterande cylinder och absorbera fukt från luften under en del av en rotation. Sedan, när strukturen roterar, skulle det vattenfyllda materialet röra sig genom ett regenereringssteg som utsätter det för låg värme för att avlägsna den absorberade fukten. Cykeln skulle upprepas kontinuerligt.
"Vårt mål är att utveckla torkmedlet för att hjälpa till att avfukta och kyla byggnader mer effektivt än konventionella luftkonditioneringssystem och minska koldioxidutsläppen avsevärt," sa Cui. "Det är absolut nödvändigt att förbättra energieffektiviteten för avfuktning. Effektiv luftavfuktning är ett utmärkt tillfälle att minska energianvändningen och utsläppen av växthusgaser för att underlätta hållbarhets- och avkolningsrörelsen för att motverka klimatförändringar."
Luftkonditioneringsapparater och elektriska fläktar står för 20 % av den totala elektriciteten som används i byggnader över hela världen, och efterfrågan förväntas stiga i höjden, enligt International Energy Agency. Att avfukta varm luft kan förbruka hälften eller mer av en luftkonditioneringsanläggnings energi.
Det termokänsliga torkmedlet kan göra luftkonditioneringen mer energieffektiv genom att separera avfuktnings- och värmeavlägsningsprocesserna och förbättra de mest energikrävande stegen. Till exempel, till skillnad från traditionella luftkonditioneringssystem, skulle ett system som använder torkmedlet inte behöva kyla spolar vid låga temperaturer för att kondensera fukt från luften som en del av avfuktningsprocessen. Dessutom, till skillnad från en traditionell luftkonditionering, skulle torkmedlet sannolikt inte behöva värmas upp till höga temperaturer för att förånga den uppsamlade fukten.
Cui och forskare från National Renewable Energy Laboratory, där Cui tidigare arbetade, publicerade en studie som beskriver den optimala polymerstrukturen i Advanced Energy Materials . Forskare fortsätter att optimera strukturen för att hjälpa den att absorbera mer fukt samtidigt som den torkar snabbt med låg energitillförsel.
Stefan sa att hon och forskare i hennes labb utvecklar en rad termokänsliga polymerer för att avgöra vilka formler som fungerar bäst. Hon sa att hon är imponerad av Cuis arbete med att applicera den termokänsliga polymeren som vanligtvis används i läkemedelstillförselapplikationer för att bygga upp avfuktning.
"Dr. Cuis kreativitet att ta med dessa termokänsliga polymerer i denna nya applikation är fantastisk," sa Stefan.
Stefan sa också att Cuis samarbete med en branschpartner är nyckeln för att säkerställa att forskningen kommer att ha en verklig inverkan.
"Dr. Cuis forskning är mycket applikationsdriven," sa Stefan. "Hon vill göra skillnad, och med sitt branschpartnerskap kommer hon att ta den termokänsliga polymeren till nästa nivå."
Mer information: Paul W. Meyer et al, Engineered Polymer Architectures for Thermo-Responsive Desiccants in Dehumidification Applications, Advanced Energy Materials (2023). DOI:10.1002/aenm.202300990
Journalinformation: Avancerade energimaterial
Tillhandahålls av University of Texas i Dallas
