Name: experimental system of solar adsorption refrigeration with concentrated collector
Uploaded: 2017-10-18T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 18 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector at JoVE.com

עבודת מחקר זה מומן על ידי את נבחרת מפתח בסיסי מחקר תוכנית של סין (No.2015CB251303), את נבחרת מדעי הטבע קרן של סין (מספר 51276005).

1-הגדרת הניסוי הערה: מערכת קירור ספיחה היה מורכב של המיטה ספיחה, המאייד, מעבה את, משאבת ואקום של האספן שוקת סולארית ( איור 1). מכשיר מעקב אוטומטי אחר השמש עם פרבוליות שוקת מיוצרים ומוחלים במערכת כדי לשפר את היעילות של אספן השמש. השוקת מעקב אוטומטי אחר השמש היה מונע על ידי המכשיר גלגל-שיניים, כמוצג באיור 2. המכשיר כללה המנוע stepper התולעת, הציוד, הרחוב מגבלה בתנועה, ההגה ידנית. המימדים של המכשיר גלגל-שיניים היו 21 x 80 ס מ 2. האספן שוקת מרוכזים קרני השמש אל המיטה adsorbent, אשר היה ממוקם לאורך הקו המוקד של שוקת פרבוליות.
 <img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig1v2.jpg" /> איור 1: ניסויי מערכת סולארית ספיחה קירור. (העליון) תיאור סכמטי של המערכת; (למטה) תצלום של ההתקנה ניסיוני. הפאנל העליון מציג את הרכיבים של המערכת ניסיוני, אשר כרוך המאייד, מעבה את, את משאבת ואקום, וכו החלונית התחתונה מציגה את התמונה של מערכת קירור ספיחה שהורכב. במערכת, המאייד מעבה את הוא של מבנה סנפיר-שפופרת, סוג של מחליף חום קומפקטי. המיטה ספיחה היא רפורמה של אספן השמש ואקום, אשר יכול ללכוד אנרגיה סולארית יעיל. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925fig1v2large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
 <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig2v2.jpg" /> איור 2: המבנה של תיבת ההילוכים תולעת. תיבת ההילוכים תולעת הוא המכשיר שהופכת את הסיבוב של המנוע stepper לתוך תנועת סולריים יעילות של שוקת פרבוליות. בנוסף המנוע stepper, תיבת ההילוכים תולעת כרוך גם כמפחית את, ההגה ידנית, הפיר תולעת, וכו מושך את המתג ידני/אוטומטי לטפל משמאל, הילוכים 5a, 5b מנותקים. לפיכך, השוקת יכול להיות ידני נשלט על ידי סיבוב הגלגל יד. מושך את ידית בורר ידני/אוטומטי לימין, הילוכים 5a, 5b עוסקים יחד. לפיכך, הוא נשלט באופן אוטומטי על-ידי המנוע stepper.
<ol><li>התחבר מעקב אספן השמש אל הפיר תולעת-גלגל על ידי ריתוך השיטה. להעביר את הסיבוב של המנוע stepper אספן השמש על ידי התאמת הציוד של התולעת. לסדר את המיטה ספיחה צינורי עם האספן עם זוג צנרת קולרים. 
	הערה: מונע על ידי המנוע stepper, המערכת מסתובב מדי יום מן המזרח למערב כדי לעקוב אחר תנועת השמש באופן אוטומטי.</li>
	<li>לכוונן את זווית הטיית השוקת לקומת הקרקע, בהתאם הווריאציה של הגובה השמש בעונות שונות. לקבוע את הטיית זווית β של התעלה על ידי באופן כללי את latitude המקומי של אלפא דקלינציה השמש, את הנוסחה β = באופן כללי - אלפא. באופן ידני סובב את גלגל קטן הממוקם בתחתית ידית הכוונון זווית כדי לווסת את זווית הטיית השוקת (החלק של מס 13, איור 1). 
	הערה: בדרך זו, קרינת השמש היא כמה שיותר על האבוס. מערכת הניסוי היה ממוקם בקמפוס של האוניברסיטה הטכנולוגית של בייג'ינג, latitude 39.89 ° N ו קו אורך 116.38 ° א המיטה ספיחה לקח צורה גלילית. זה היה ממדינת מקלט סולארית ואקום של שפופרת ( איור 3).</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55925/55925fig3v2.jpg" /> איור 3 : מבנה של המיטה ספיחה ופריסה של הטמפרטורה בדיקה. (העליון) מפרטים טכניים של מבנה המיטה; (למטה) את הגששים טמפרטורה וערוץ העברה המונית במיטה. הפאנל העליון מציג את המבנה הבסיסי של המיטה. החומר adsorbent שם לתוך חלל טבעתי בין הצינור השמש קליטת הערוץ קירור נחושת. קרני השמש לחדור את מבחנה וליפול אל פני השטח של הצינור קליטת השמש. לאחר מכן, על-ידי חום בהולכה, האנרגיה הסולארית מועבר החומר adsorbent בתוך המיטה. בחלונית ' למטה ' מראה את המיקום של הגששים טמפרטורה. רגשים אלו משמשים כדי לעקוב אחר שינוי הטמפרטורה של המיטה במהלך תהליך של ספיחה/desorption. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925fig3v2large.jpg" target="_blank"> אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר דמות זו.</a>
<ol start="3"> <li>כדי לקדם את לכידתו של האנרגיה הסולארית, מעיל הצינור קליטת השמש של המיטה, (עשוי נירוסטה עם d = 64.5 מ מ) עם שכבה של כרום שחור הפיקדון בשיטת ואקום לציפוי. נא עיין בספרות שפורסמו בעבר על ציפוי סלקטיבי לקבלת מידע נוסף אודות זו טכניקה 13. ודא שיעור הספיגה סולארית של שכבת הציפוי היא 0.95, אמיסיביות אינפרא-אדום 0.15, עובי שכבת הציפוי הוא מ מ 0.08. 
	הערה: שכבת הציפוי הזה עוזר לתפוס את קרינת השמש ביעילות אך פולט מעט מאוד עצמה. כתוצאה מכך, האנרגיה הסולארית מקבל לתוך המיטה ספיחה בקלות, כשהופכים תרמי אנתלפיית adsorbent ביעילות.</li>
	<li>הכנס צינור נחושת (d = 20 מ מ) לאורך הציר של המיטה ספיחה. לתקן את הצינור נחושת על המיטה עם והסתיר (ראו איור 3, החלונית העליונה). צינור נחושת פונקציות כערוץ הקירור של המיטה במהלך תהליך ספיחה.</li>
	<li>למלא את החומר adsorbent בחלל טבעתי במיטה הוא שהקים את הצינור מיטה וערוץ קירור נחושת. זאוליט סאפו-34 שתשמש החומר adsorbent, מים ככל קירור. מכניסים 3.171 ק ג של זאוליט סאפו-34 המיטה. זאוליט פרטנית סאפו-34 הוא 5.7 מ מ קוטר.</li>
	<li>לפרוס הגששים טמפרטורה תשע ב שלושה חתכים של המיטה כדי לעקוב אחר שינוי הטמפרטורה של המיטה במהלך תהליך ספיחה/desorption ( איור 3, החלונית התחתונה). לתקן את החללית-כל תומך קטן זה יושב בערוץ קירור נחושת.</li>
	<li>Put רגשים 1 ו- 2 בסעיף A-A ליד הים של המיטה ספיחה. לשים הגששים 8 ו-9 לקראת הסוף המלח של המיטה. לתקן את הגששים אחרים על החלק האמצעי של B-B (ראה איור 3).</li>
	<li>להוסיף axially ערוץ העברת מסה של d = 10 מ מ לתוך המיטה. להבטיח הערוץ המוני צורה של צינור רשתי הוא באותו אורך המיטה ספיחה (d למיטה = 64.5 מ מ). להרחיב את הערוץ כלפי מטה מן הים ולהפוך אותו לעמוד בתנוחה הנכונה עם הכוח ההבלטה של החומר adsorbent. הצינור רשתי מסייעת אדי המים להיכנס לאזור עמוק של המיטה מהר.</li>
</ol> 2. השיטה הניסיונית הערה: ספיחה קירור מבוסס על העיקרון כי החומר המוצק adsorbent adsorbs האדים קירור חזק בטמפרטורה נמוכה, בעוד זה desorbs האדים בטמפרטורה גבוהה. באמצעות חום כמו המניע, המטרה של קירור נגיש. מחזור קירור של מערכת ספיחה כרוכה בעיקר בארבעה שלבים, קרי, את השמש בתהליך חימום, תהליך desorption, תהליך קירור-מיטה, ותהליך ספיחה. תהליך desorption מתחיל שוב לאחר השלמת תהליך ספיחה. כל שלבי הניסוי הם חשובים כי הם קשורים זה לזה משפיעים אחד על השני בצורה אינטראקטיבית.
<ol><li>לווסת את הגדרת הניסוי באמצעות ההליכים הבאים כדי להפעיל את חימום סולארי desorption של המיטה.
	<ol><li>להעביר שוקת פרבוליות ידנית עד הוא פונה יעד במזרח לפני הניסוי, כך השמש irradiates האספן פרבולית בדרך כלל בצהריים.</li>
		<li>לכבות את כל השסתומים מחוברים אל המיטה ספיחה ולהבטיח את הלחץ של המיטה והוא הצינור מתחת 800 הפלסטינית להפוך אותו מוכן חימום סולארי.</li>
		<li>לעבור על האסדה השליטה של המערכת כאשר אור השמש הוא במקביל לקו האופק בבוקר. להפוך את השוקת באופן אוטומטי לסובב כדי לעקוב אחר תנועת השמש.</li>
		<li>לאפשר את המיטה רווי ספיחה להיות מחומם על ידי קרינת השמש בתנאים סגורים. כתוצאה מכך, מיטה הטמפרטורה והלחץ מיטה יגדל בהדרגה.</li>
		<li>צג הלחץ מיטה עם מד לחץ (מספר 6 באיור 1) עד שהוא הוא גבוה יותר מהערך הלחץ התואם טמפרטורת עיבוי של הסביבה. על-פי התרמודינמיקה, הלחץ עיבוי של המים ב 30 ° C הוא 4,246 אבא</li>
	</ol></li> <li>להתחיל בתהליך desorption. 
	&#8203; הערה: בתהליך desorption, מתרחש עיבוי של אדי מים. הטמפרטורה עיבוי נקבעת לפי תנאי מזג האוויר המקומי ביום המבחן.
	<li>פתח השסתום שמחבר את המיטה ואת מעבה את <ol>. אדי מים ולתת זרימה לתוך מעבה דרך הצינור המחבר. אדי מים מזין את מעבה, הטמפרטורה של מעבה יעלו בהדרגה.</li>
		<li>באותו זמן, לשמור את חימום סולארי למיטה ספיחה, כך הלחץ המיטה נותר גבוה מספיק כדי לגרום את desorption. לא מפסיקים את חימום סולארי עד להשלמת התהליך.</li>
		<li>סיום תהליך desorption כאשר הלחץ של המיטה שווה ל לחץ הקבל. כבו את השסתום בעת תהליך desorption נגמר.</li>
	</ol></li> <li>לקרר את המיטה לפני תהליך ספיחה, כמו המיטה הוא עדיין במצב של טמפרטורה גבוהה לאחר desorption. החומר adsorbent יכול לספוח במידה רבה רק בטמפרטורה נמוכה.
	<ol><li>כדי להתחיל את תהליך ספיחה, מגן המיטה ספיחה עם גיליון רדיד אלומיניום, כך המיטה מנותקת הקרינה הסולרית.</li>
		<li>לסגור את כל השסתומים המחברים את המאייד ואת מעבה את.</li>
		<li>פתח את במחזור המים הלופ של המיטה, לקרר את החומר adsorbent. עם המים במחזור ללא הרף המיטה, ה אנתלפיה פנימי הוא נלקח החוצה ומפחית את הלחץ המיטה בהתאמה.</li>
		<li>לסיים את תהליך קירור כאשר הלחץ מיטה יורדת מתחת לחץ אדים רווי-המאייד &#39; טמפרטורה s. 
		הערה: להיות מוכן עבור תהליך קירור ספיחה לאחר הקירור של המיטה. עכשיו על המיטה והטמפרטורה היא סביב טמפרטורת, ואת הלחץ המיטה הגיעה לרמה המזערית.</li>
		<li>לשמור על המים-הלולאה במחזור במצב פעולה במהלך תהליך ספיחה. ספיחה תהליך אקסותרמית, החום שנוצר צריך להיות משוחרר בחוץ כמה שיותר מהר.</li>
		<li>פתח את השסתום בין המיטה המאייד. תן הבהלה אדי מים לתוך המיטה של המאייד. 
		הערה: צמצום אדי המאייד גורמת עוד מים לאדות, אשר תוצאות דרסטית הירידה של טמפרטורת המאייד. . Consequentially, המאייד סופג חום ממיכל המים שבו מוכנס המאייד, מתקבל אפקט קירור-</li>
		<li>תמשיך את התהליך ספיחה קורה ולהקליט את שינוי הטמפרטורה מיטה והלחץ המיטה. 
		הערה: במהלך תהליך ספיחה, לחץ אדים המאייד הופך להיות יותר? ויותר למטה, אבל המיטה הטמפרטורה עולה במהירות.</li>
		<li>סיום התהליך ספיחה כאשר הלחץ מיטה שווה ללחץ המאייד. לאחר מכן, התהליך desorption יעברו שוב.</li>
	</ol></li></ol> 3. שיטת צמצום נתונים <ol><li>להעריך את הביצועים של מערכת קירור מבוסס על יכולת קירור ואת היעילות של טרנספורמציית חום-קור. 
	&#8203; הערה: עבור המערכת הנוכחית, מחושבת הקיבולת קירור על ידי כמות המים מתאדה המוני או שינוי טמפרטורת המאייד עצמה.
	<ol><li>כדי לקבוע את הקיבולת הכוללת קירור (Q ref) של המערכת, לחשב את סכום הקטנת אנתלפיה של המים צוננים הטנק, המאייד מתכת, ואת המים שיורית המאייד לאחר ספיחה כדלקמן: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq1.jpg" /> כאשר c p בהציוד (1) הוא החום ספציפי בלחץ קבוע ו- m מציין את המסה. C הוא פקטור התיקון יכולת קירור של המאייד בהתחשב בעובדה ותזוזת החום בין מיכל המים והסביבה אמביינט, ההנחה היא C = 1.15 לפי העיקרון של העברת החום. כתב תחתי w ו- e מייצגת את המים ואת המאייד, בהתאמה. משוואת m w, טאן ו- m w, ev הוא המסה של המים צוננים במיכל המסה של המים שיורית המאייד, המתאים הטמפרטורה טיפה ΔT w וΔT e , בהתאמה. 
		הערה: קלט אנרגיה סולארית על המיטה יש צורך להעריך את היעילות של טרנספורמציית חום-קור-</li>
		<li>לקבוע את אנרגיה סולארית קלט Q s כמו: 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq2.jpg" /> , אני s, אני (t) הוא עוצמת השמש ארעי נרשם על ידי actinometer במהלך תהליך desorption. Δt מרווח הזמן של רכישת נתונים כדי I s, אני (t) הוא 10 s. אזור הפתח של שוקת פרבוליות p, היעילות רעיוני של ρ משטח השוקת, את להדמיה של τ זכוכית הצינור, את מקדם ספיגה סולארית של α משטח ציפוי, יחד עם הפרמטרים הציוד (1), כל המפורטים בטבלה 1-</li>
		<li>מבוסס על Q ref, ה Q s שהושג לעיל, לקבוע את השוטר של מערכת קירור 14: 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq3.jpg" /> β1 ו β 2 גורמים תיקון לאנרגיה סולארית Q קלט s. β 1 הוא פקטור התיקון של מידת אי-פרבוליות שוקת, אשר לוקח בחשבון את דפורמציה של השוקת בגלל המגבלות של הטכניקה הייצור, ואת ההנחה היא β 1 = 0.85. β 2 הוא פקטור התיקון של הסכום האמיתי של חום שהושג של המיטה. בשל גודל קטן יותר של הצינור מיטת מתכת מאשר הצינור החיצוני זכוכית, סכום חום אמיתי שהושג הוא פחות מ ששיקפו את השפופרת זכוכית. β 2 הוחלט על ידי היחס של קוטר D מיטת מתכת 2 קוטר D שפופרת זכוכית 1 עם D 1 = 100 מ מ ו- D 2 = 64.5 מ מ, הוא מחושב הזה β 2 = 0.645-</li>
		<li>לקבוע את העוצמה קירור ספציפי של המיטה לפרמטרים של הניסוי 14: < img alt = "משוואה 4" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg" / > כאשר מ' הוא המסה של החומר adsorbent ו- t המודעות הוא משך הזמן של תהליך ספיחה.</li>
	</ol></li></ol> <img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/55925/55925table1v2.jpg" /> טבלה 1: ערכים של הפרמטר הציוד (1) ואת הציוד (2). הפרמטרים המעורבים הציוד (1) ו- (2) הציוד מפורטים בטבלה זו. הפרמטרים כוללים c p, p, α וכו '

<ol>
	<li>Hu, P., Yao, J. J., Chen, Z. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+for+composite+zeolite/foam+aluminum-water+mass+recovery+adsorption+refrigeration+system+driven+by+engine+exhaust+heat.">Analysis for composite zeolite/foam aluminum-water mass recovery adsorption refrigeration system driven by engine exhaust heat.</a> Energ Convers Manage. 50, 255-261 (2009).</li><li>Sutuki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+adsorption+cooling+system+to+automobiles.">Application of adsorption cooling system to automobiles.</a> Heat Recov Syst CHP. 4 (13), 335-340 (1993).</li><li>Li, M., Wang, R. Z., Xu, Y. X., Wu, J. Y., Dieng, A. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+on+dynamic+performance+analysis+of+a+flat-plate+solar+solid-adsorption+refrigeration+for+icemaker.">Experimental study on dynamic performance analysis of a flat-plate solar solid-adsorption refrigeration for icemaker.</a> Renew Energy. 27, 211-221 (2002).</li><li>Liu, Y. L., Wang, R. Z., Xia, Z. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+on+a+continuous+adsorption+water+chiller+with+novel+design.">Experimental study on a continuous adsorption water chiller with novel design.</a> Int J Refrig. 28 (2), 218-230 (2005).</li><li>Sumathy, K., Li, Z. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+with+solar-powered+adsorption+ice-maker.">Experiments with solar-powered adsorption ice-maker.</a> Renew Energy. 16, 704-707 (1999).</li><li>Hadj Ammar, M. A., Benhaoua, B., Balghouthi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+of+tubular+adsorber+for+adsorption+refrigeration+system+powered+by+solar+energy+in+sub-Sahara+region+of+Algeria.">Simulation of tubular adsorber for adsorption refrigeration system powered by solar energy in sub-Sahara region of Algeria.</a> Energ Convers Manage. 106, 31-40 (2015).</li><li>Wang, R. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiment+on+a+continuous+heat+regenerative+adsorption+refrigerator+using+spiral+plate+heat+exchanger+as+adsorbers.">Experiment on a continuous heat regenerative adsorption refrigerator using spiral plate heat exchanger as adsorbers.</a> Appl Therm Eng. 18, 14-19 (1998).</li><li>Abu-Hamdeh, N. H., Alnefaie, K. A., Almitani, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+performance+characteristics+of+solar+adsorption+refrigeration+system+using+parabolic+trough+collector:+experimental+and+statistical+optimization+technique.">Design and performance characteristics of solar adsorption refrigeration system using parabolic trough collector: experimental and statistical optimization technique.</a> Energ Convers Manage. 74, 162-170 (2013).</li><li>El Fadar, A., Mimet, A., P&#233;rez-Garc&#237;a, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+an+adsorption+refrigeration+system+powered+by+parabolic+trough+collector+and+coupled+with+a+heat+pipe.">Study of an adsorption refrigeration system powered by parabolic trough collector and coupled with a heat pipe.</a> Renew Energy. 34, 2271-2279 (2009).</li><li>Restuccia, G., Freni, A., Russo, F., Vasta, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigation+of+a+solid+adsorption+chiller+based+on+a+heat+exchanger+coated+with+hydrophobic+zeolite.">Experimental investigation of a solid adsorption chiller based on a heat exchanger coated with hydrophobic zeolite.</a> Appl Therm Eng. 25, 1419-1428 (2005).</li><li>Al Mers, A., Azzabakh, A., Mimet, A., El Kalkha, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+design+study+of+cylindrical+finned+reactor+for+solar+adsorption+cooling+machine+working+with+activated-ammonia+pair.">Optimal design study of cylindrical finned reactor for solar adsorption cooling machine working with activated-ammonia pair.</a> Appl Therm Eng. 26 (16), 1866-1875 (2006).</li><li>Louajari, M., Mimet, A., Ouammi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+the+effect+of+finned+tube+adsorber+on+the+performance+of+solar+driven+adsorption+cooling+machine+using+activated+carbon-ammonia+pair.">Study of the effect of finned tube adsorber on the performance of solar driven adsorption cooling machine using activated carbon-ammonia pair.</a> Appl Energ. 88, 690-698 (2011).</li><li>Mattox, D. M., Kominiak, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deposition+of+semiconductor+films+with+high+solar+absorptivity.">Deposition of semiconductor films with high solar absorptivity.</a> J Vac Sci Technol. 12, 182-185 (1975).</li><li>Du, S. W., Li, X. H., Yuan, Z. X., Du, C. X., Wang, W. C., Liu, Z. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+solar+adsorption+refrigeration+in+system+of+SAPO-34+and+ZSM-5+zeolite.">Performance of solar adsorption refrigeration in system of SAPO-34 and ZSM-5 zeolite.</a> Sol Energ. 138, 98-104 (2016).</li><li>Ron, M., Gruen, D., Mendelsohn, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+properties+of+porous+metal+hydride+compacts.">Preparation and properties of porous metal hydride compacts.</a> J. Less- Common Metals. 74 (2), 445-448 (1980).</li><li>Liu, Z. Q., Wu, F., Tan, Z. H., Chen, S., Wang, G. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+study+of+thermal+conductivity+enhancement+on+solid+adsorption+refrigeration.">An experimental study of thermal conductivity enhancement on solid adsorption refrigeration.</a> Mater Rev. 15 (12), 61-63 (2001).</li><li>Gordeeva, L. G., Freni, A., Restuccia, G., Aristov, Y. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorptive+air+conditioning+systems+driven+by+low+temperature+energy+sources:+choice+of+the+working+pairs.">Adsorptive air conditioning systems driven by low temperature energy sources: choice of the working pairs.</a> J Chem Eng Jpn. 40 (13), 1287-1291 (2007).</li><li>Kakiuchi, H., Shimooka, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+vapor+adsorbent+FAM-Z02+and+its+applicability+to+adsorption+heat+pump.">Water vapor adsorbent FAM-Z02 and its applicability to adsorption heat pump.</a> Kagaku Kogaku Ronbun, Jpn. 31 (4), 273-277 (2005).</li><li>Li, X. H., Hou, X. H., Zhang, X., Yuan, Z. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+development+of+adsorption+cooling-Novel+beds+and+advanced+cycles.">A review on development of adsorption cooling-Novel beds and advanced cycles.</a> Energ Convers Manage. 94, 221-232 (2015).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

כמערכת תרמודינמי, הביצועים של התקן קירור סולרי ספיחה תלוי העיצוב האופטימלי התקינה של המערכת. אספקת חום וגם שיטת הקירור של המיטה חשובים להבטיח שהמערכת עובד טוב. קירור מים היא עדיפה על אוויר קירור בגלל הכוח גבוהה של הסעת חום העברת החום של המים. מוליכות גרועה של החומר adsorbent קבעה בדרך כלל את קצ?...

עם בעיית דלדול האוזון אדי מסורתי קירור דחוס גדל יותר רציני, החלפת קירור מסורתי עם טכנולוגיה ירוקה הפך נושא חם בשנים האחרונות. בין אלה טכנולוגיות ירוקות, קירור ספיחה השמש משכה הרבה תשומת לבם של החוקרים. מונע על ידי אנרגיה תרמית בדרגה נמוכה, מערכת קירור ספיחה יש את היתרונות של להיות ידידותי לסביבה, קטן, וגמיש. מערכת ספיחה זו יכול גם להיות מונע עם אנרגיה סולארית, למשל על ידי פסולת חום שוחרר מבית ציוד תרמי או מנוע גזי הפליטה מכלי רכב, כפי שהוזכר על ידי Hu ואח. 1
ספיחה מערכת הקירור, המיטה ספיחה הוא רכיב מפתח. העבודה שלו משפיע ישירות על הביצועים של המערכת כולה. לכן, העיצוב של המיטה ספיחה הוא הנושא הכי חשוב כמו הצביע על-ידי Sutuki. 2 לפני כעשור, המיטה שטוח היה בעיקר בשימוש ספיחה מערכת הקירור. 3 , 4 , 5 ללא כל מכשיר מרוכז השמש, הטמפרטורה למיטה שטוחה היה בדרך כלל נמוך, ומכאן השוטר של המערכת היה משביע רצון. לעומת זאת, המיטה ספיחה צינורי שיפור השוטר. דווח כי השוטר יכול להגיע 0.21 באזור הסהרה משנה על-ידי. עמאר Hadj et al. 6 . יתר על כן, וואנג. et al. 7 פיתח adsorber צלחת של ספירלה זה על-ידי המאפיין של התחדשות חום מתמשך. עיצוב חדשניים של המיטה ספיחה יתקצר זמן המחזור של המערכת. אחמד אבו חמדה. et al. 8 דיווח המחקר שלהם על מערכת קירור סולרי ספיחה עם אספן פרבולית. תוצאות הבדיקה שלהם הראו את השוטר של מערכת מגוונת של 0.18 ל 0.20. . El Fadar et al. 9 למד מערכת קירור ספיחה היה בשילוב עם צינור חום ומופעל על ידי אספן שוקת פרבוליות, אשר הראו שוטר האופטימלי של 0.18.
כדי לשפר את העברת החום של המיטה צינורי, נחשבו חלק adsorbers צינור קירור, נבדקה ההשפעה של השיפור. מיטה חדשניים אשר לבש הצורה של מחליף חום מעטפת ושפופרת הוצגה על ידי. Restuccia et al. 10. צינור קירור פנימיים היה מצופה בשכבה זאוליט, כך ההתנגדות העברת אנשי קשר של חום/המוני בין לפני שטח המתכת החומר adsorbent יכול להיות מופחת. המערכת המיוצר פלט של 30-60 W/kg של כוח קירור ספציפי בזמן רכיבה על אופניים של 15-20 ס Al שהרובוט. et al. 11הוכיח כי adsorber משופרת עם סנפירים 5-6 יכול להפחית באופן משמעותי את איבוד חום של adsorber האווירה, ובכך לשפר את השוטר ב- 45%. השפעת adsorber צינור קירור על הביצועים של מערכת השמש מונע גם נחקר על-ידי. Louajari et al. 12. באמצעות פחם פעיל-אמוניה כמו הזוג עובד, הם הראו כי העברת מסה אופניים ב adsorber עם סנפירים היה גדול מאחד ללא סנפירים.
במחקר הנוכחי, למדנו השפעול מערכת קירור משופרת ספיחה סולארית, בו הוחלה אספן פרבולית תאים סולריים, מנהרת קירור פנימי פרוס. את זאוליט סאפו-34/ZSM-5, אדי המים כמו הזוג לעבוד, המערכת הראו תכונות מעניינות התרמודינמיקה, קירור. המתודולוגיה ניסיוני, כמו גם את תוצאות הבדיקה טיפוסי הציג, שנסקרו בדו ח זה.

<table><tbody><tr><td>evaporator</td><td>home-made</td><td></td><td>finned heat exchange</td></tr><tr><td>condenser</td><td>home-made</td><td></td><td>finned heat exchange</td></tr><tr><td>evaporator water tank</td><td>home-made</td><td></td><td>volume:9L</td></tr><tr><td>condenser water tank</td><td>home-made</td><td></td><td>volume:9L</td></tr><tr><td>vacuum pump</td><td>Beijing Jing Rui Ze Xiang Instrument Co. Ltd.</td><td></td><td>rotation speed:1400 motor pover:370W</td></tr><tr><td>condenser pressure sensor</td><td>Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd.</td><td>16P2623</td><td>maximum:2200Pa</td></tr><tr><td>bed pressure sensor</td><td>Beijing Li Nuo Tian Sheng Instrument Co. Ltd.</td><td></td><td>maximum:2200Pa</td></tr><tr><td>adsorption bed</td><td>home-made</td><td></td><td>cylundrical glass tube</td></tr><tr><td>parabolic trough</td><td>home-made</td><td></td><td>high reflective aluminum sheet</td></tr><tr><td>water pump</td><td>home-made</td><td></td><td>motor pover:250W, water head:8m</td></tr><tr><td>water tank</td><td>home-made</td><td></td><td>volume:500L</td></tr><tr><td>DRT-2-2 direct solar actinometer</td><td>Beijing Tian Yu De Technology Co. Ltd.</td><td>03140132</td><td>sensitivity:13.257&amp;mu;V/W&amp;bull;m&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>TBQ-2 solar pyranometer</td><td>Jinzhou Sunshine Technology Development Co., Ltd., China</td><td>209079</td><td>sensitivity:12.733&amp;mu;V/W&amp;bull;m&lt;sup&gt;2&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>SAPO-34 zeolite</td><td>Langfang Peng Cai Co., Ltd., China</td><td></td><td>20mm in length and 2.2mm in diameter</td></tr><tr><td>ZSM-5 zeolite</td><td>Langfang Peng Cai Co., Ltd., China</td><td></td><td>5.7mm in diameter</td></tr></tbody></table>

experimental system of solar adsorption refrigeration with concentrated collector

כדי לשפר את הביצועים של ספיחה שמש קירור, מערכת ניסיוני עם אספן ריכוז השמש היה להגדיר ונחקר. הרכיבים העיקריים של המערכת היו המיטה adsorbent, מעבה את, המאייד, תת מערכת הקירור, אספן השמש. בשלב הראשון של הניסוי, המיטה רווי אדי היה מחומם על ידי הקרינה הסולרית בתנאים סגורים, אשר גרם במיטה טמפרטורה, לחץ להגדיל. כאשר הלחץ המיטה היה גבוה מספיק, המיטה הוחלפה להתחבר אל מעבה, ובכך אדי מים זרמו ללא הרף מהמיטה אל מעבה כדי להיות מעובה. בשלב הבא, המיטה צריך להתקרר לאחר desorption. במצב סוכך שמש, מושגת על ידי רדיד אלומיניום, הלולאה המים במחזור נפתח למיטה. עם המים במחזור ללא הרף המיטה, החום מאוחסנים בתוך המיטה היה הוציא, הלחץ למיטה ירד בהתאם. כאשר הלחץ למיטה ירד מתחת הלחץ רוויה בטמפרטורה אידוי, נפתח את השסתום כדי המאייד. מסה של אדי מים מיהר לתוך המיטה, היה הספוחה של החומר זאוליט. עם אידוי מסיבי של המים המאייד, נוצר בסופו של דבר אפקט קירור. התוצאה ניסיוני חשף כי השוטר (מקדם הביצועים של המערכת) והן את SCP (כוח קירור ספציפי של המערכת) של זאוליט סאפו-34 היה גדול מזה של זאוליט ZSM-5, לא משנה אם הזמן ספיחה היה ארוך . או קצרים יותר. המערכת של זאוליט סאפו-34 שנוצר שוטר המרבי של 0.169.

מעבר מסה מאפיין של המיטה לאורך התהליך ספיחה המיטה ספיחה הוא תמיד המרכיב החשוב ביותר בכל מערכת קירור ספיחה, ויש החום ואת העברת מסה מאפיין הגורמים העיקריים המשפיעים על הביצועים של המערכת כולה. על ידי ניתוח לשינוי נרשמה טמפ חתכי רוחב כמוצג באיור 3(...

Watch this Scientific Journal Video about Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector at JoVE.com

Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector

עם אנרגיה סולארית ככוח המניע, מערכת קירור ספיחה הרומן פותחה, חקר השפעול. אדי מים ו זאוליט הקימו הזוג עבודה של מערכת ספיחה. כתב יד זה מתאר את הכיוונון של המתקן ניסיוני, ההליך מבצע את תוצאות חשובות.

מערכת ניסויית של ספיחה שמש קירור עם אספן מרוכז

To improve the performance of solar adsorption refrigeration, an experimental system with a solar concentration collector was set up and investigated. The ...

experimental-system-solar-adsorption-refrigeration-with-concentrated

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Environment

Unit 1

The Second Law of Thermodynamics

SCIENTISTS IN ACTION

14.4K Views.  Beijing University of Technology. עם אנרגיה סולארית ככוח המניע, מערכת קירור ספיחה הרומן פותחה, חקר השפעול. אדי מים ו זאוליט הקימו הזוג עבודה של מערכת ספיחה. כתב יד זה מתאר את הכיוונון של המתקן ניסיוני, ההליך מבצע את תוצאות חשובות.

Video: Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

מה שהופך את התאים סולריים שיא יעילות SNS על ידי אידוי תרמי ואטומית שכבת הפקדת

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Engineering

Fabrication of High Contrast Gratings for the Spectrum Splitting Dispersive Element in a Concentrated Photovoltaic System

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve the solar conversion efficiency of a concentrated photovoltaic system. The proposed system will also lower the solar cell cost in the concentrated photovoltaic system by replacing the expensive tandem solar cells with the cost-effective single junction solar cells. The structures and the parameters of high contrast gratings for the dispersive elements were numerically optimized. The large-area fabrication of high contrast gratings was experimentally demonstrated using nanoimprint lithography and dry etching. The quality of grating material and the performance of the fabricated device were both experimentally characterized. By analyzing the measurement results, the possible side effects from the fabrication processes are discussed and several methods that have the potential to improve the fabrication processes are proposed, which can help to increase the optical efficiency of the fabricated devices.

The fabrication of high contrast gratings as the parallel spectrum splitting dispersive element in a concentrated photovoltaic system is demonstrated. Fabrication processes including nanoimprint lithography, TiO2 sputtering and reactive ion etching are described. Reflectance measurement results are used to characterize the optical performance.

המצאה של Gratings ניגודיות הגבוה לפיצול הספקטרום Dispersive האלמנט במערכת פוטוולטאית מרוכזת

High contrast gratings are designed and fabricated and its application is proposed in a parallel spectrum splitting dispersive element that can improve ...

Ice Generation and the Heat and Mass Transfer Phenomena of Introducing Water to a Cold Bath of Brine

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed that, under the proper conditions, ice can be produced when water is introduced to a bath of cold brine. To make ice form, in addition to having the brine and water mix, the rate of heat transfer must bypass that of mass transfer. When water is introduced in the form of tiny droplets to the brine surface, the mode of heat and mass transfer is by diffusion. The buoyancy stops water from mixing with the brine underneath, but as the ice grows thicker, it slows down the rate of heat transfer, making ice more difficult to grow as a result. When water is introduced inside the brine in the form of a flow, a number of factors are found to influence how much ice can form. Brine temperature and concentration, which are the driving forces of heat and mass transfer, respectively, can affect the water-to-ice conversion ratio; lower bath temperatures and brine concentrations encourage more ice to form. The flow rheology, which can directly affect both the heat and mass transfer coefficients, is also a key factor. In addition, the flow rheology changes the area of contact of the flow with the bulk fluid.

Here, we present a protocol to demonstrate the generation of ice when water is introduced to a cold bath of brine, as a secondary refrigerant, at a range of temperatures well below the freezing point of water. It can be used as an alternative way of producing ice for industry.

דור קרח ואת מעבר החום ומסת התופעות של מי היכרות על אמבט קר של בריין

We demonstrate a method for the study of the heat and mass transfer and of the freezing phenomena in a subcooled brine environment. Our experiment showed ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass (ADG) Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is composed of two materials, a plastic and an elastomer, whose dispersion characteristics (refractive index variation with wavelength) are different. We first designed the lens geometry and then used ray-tracing simulation, based on the Monte Carlo method, to analyze its performance from the point of view of both optical efficiency and the maximum attainable concentration. Afterwards, ADG Fresnel lens prototypes were manufactured using a simple and reliable method. It consists of a prior injection of plastic parts and a consecutive lamination, together with the elastomer and a glass substrate to fabricate the parquet of ADG Fresnel lenses. The accuracy of the manufactured lens profile is examined using an optical microscope while its optical performance is evaluated using a solar simulator for concentrator photovoltaic systems. The simulator is composed of a xenon flash lamp whose emitted light is reflected by a parabolic mirror. The collimated light has a spectral distribution and an angular aperture similar to the real Sun. We were able to assess the optical performance of the ADG Fresnel lenses by taking photographs of the irradiance spot cast by the lens using a charge-coupled device (CCD) camera and measuring the photocurrent generated by several types of multi junction (MJ) solar cells, which have been previously characterized at a solar simulator for concentrator solar cells. These measurements have demonstrated the achromatic behavior of ADG Fresnel lenses and, as a consequence, the suitability of the modelling and manufacturing methods.

Indoor Experimental Assessment of the Efficiency and Irradiance Spot of the Achromatic Doublet on Glass ADG Fresnel Lens for Concentrating Photovoltaics

The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens makes use of two materials with differing dispersion to reduce chromatic aberration and increase attainable concentration. In this paper, a protocol for the complete characterization of the ADG Fresnel lens is presented.

הערכת ניסיוני מקורה של יעילות, Irradiance שתאכלו כפיל אכרומטי על זכוכית (ADG) עדשת פרנל ריכוז Photovoltaics

We present a method to characterize achromatic Fresnel lenses for photovoltaic applications. The achromatic doublet on glass (ADG) Fresnel lens is ...

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea is to use concentration technology to raise the incident solar light intensity. Concentrating a large-area light onto a small area cannot only increase light intensity, but also reduce the catalyst amount, as well as the reactor volume, and increase the surface temperature. The concentration of light can be realized by different devices. In this manuscript, it is realized by a Fresnel lens. The light penetrates the lens and is concentrated on a disc-shaped catalyst. The results show that both the reaction rate and the total yield are efficiently increased. The method can be applied to most CO2 photoreduction catalysts, as well as to similar reactions with a low reaction rate at natural light.

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

We present a protocol for improving the performance of CO2 photoreduction to CH4 by heightening the incident light intensity via concentrating solar energy technology.

CO2 פוטותורזציה ל-CH4 ביצועים תחת ריכוז אור סולארי

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea ...

Experimental Methods for Efficient Solar Hydrogen Production in Microgravity Environment

Long-term space flights and cis-lunar research platforms require a sustainable and light life-support hardware which can be reliably employed outside the Earth's atmosphere. So-called 'solar fuel' devices, currently developed for terrestrial applications in the quest for realizing a sustainable energy economy on Earth, provide promising alternative systems to existing air-revitalization units employed on the International Space Station (ISS) through photoelectrochemical water-splitting and hydrogen production. One obstacle for water (photo-) electrolysis in reduced gravity environments is the absence of buoyancy and the consequential, hindered gas bubble release from the electrode surface. This causes the formation of gas bubble froth layers in proximity to the electrode surface, leading to an increase in ohmic resistance and cell-efficiency loss due to reduced mass transfer of substrates and products to and from the electrode. Recently, we have demonstrated efficient solar hydrogen production in microgravity environment, using an integrated semiconductor-electrocatalyst system with p-type indium phosphide as the light-absorber and a rhodium electrocatalyst. By nanostructuring the electrocatalyst using shadow nanosphere lithography and thereby creating catalytic 'hot spots' on the photoelectrode surface, we could overcome gas bubble coalescence and mass transfer limitations and demonstrated efficient hydrogen production at high current densities in reduced gravitation. Here, the experimental details are described for the preparations of these nanostructured devices and further on, the procedure for their testing in microgravity environment, realized at the Bremen Drop Tower during 9.3 s of free fall.

Efficient solar-hydrogen production has recently been realized on functionalized semiconductor-electrocatalyst systems in a photoelectrochemical half-cell in microgravity environment at the Bremen Drop Tower. Here, we report the experimental procedures for manufacturing the semiconductor-electrocatalyst device, details of the experimental set-up in the drop capsule and the experimental sequence during free fall.

ניסיוני שיטות ייצור יעיל מימן סולארית בסביבה מיקרוגרביטציה

Long-term space flights and cis-lunar research platforms require a sustainable and light life-support hardware which can be reliably employed outside the ...

Chemistry

Thermocapillary Convection Space Experiment on the SJ-10 Recoverable Satellite

Thermocapillary convection is an important research subject in microgravity fluid physics. The experimental study on surface waves of thermocapillary convection in an annular liquid pool is one of the 19 scientific experimental projects on the SJ-10 recoverable satellite. Presented is a design for a payload for space experimental study on thermocapillary convection that includes the experimental model, measurement system, and control system. The specifics for the construction of an experimental model of an annular liquid pool with variable volume ratios is provided. The fluid temperatures are recorded by six thermocouples with a high sensitivity of 0.05 &#176;C at different points. The temperature distributions on the liquid free surface are captured by means of an infrared thermal camera. The free surface deformation is detected by a displacement sensor with a high accuracy of 1 &#181;m. The experimental process is fully automated. The research is focused on thermocapillary oscillation phenomena on the liquid-free surface and convective pattern transitions through analyses of experimental data and images. This research will be helpful to understand the mechanism of thermocapillary convection and will offer further insights into the nonlinear characteristics, flow instability, and bifurcation transitions of thermocapillary convection.

A protocol for the space payload design, the space experiment on thermocapillary convection, and analyses of experimental data and images are presented in this paper.

ניסוי בחלל החום התרמונימי על לווין ההשבה של SJ-10

Thermocapillary convection is an important research subject in microgravity fluid physics. The experimental study on surface waves of thermocapillary ...

Asymmetric Thermoelectrochemical Cell for Harvesting Low-grade Heat under Isothermal Operation

Low-grade heat is abundantly available in the environment as waste heat. The efficient conversion of low-grade heat into electricity is very difficult. We developed an asymmetric thermoelectrochemical cell (aTEC) for heat-to-electricity conversion under isothermal operation in the charging and discharging processes without exploiting the thermal gradient or the thermal cycle. The aTEC is composed of a graphene oxide (GO) cathode, a polyaniline (PANI) anode, and 1M KCl as the electrolyte. The cell generates a voltage due to the pseudocapacitive reaction of GO when heating from room temperature (RT) to a high temperature (TH, ~40-90 &#176;C), and then current is successively produced by oxidizing PANI when an external electrical load is connected. The aTEC demonstrates a remarkable temperature coefficient of 4.1 mV/K and a high heat-to-electricity conversion efficiency of 3.32%, working at a TH = 70 &#176;C with a Carnot efficiency of 25.3%, unveiling a new promising thermoelectrochemical technology for low-grade heat recovery.

Low-grade heat is abundant, but its efficient recovery is still a great challenge. We report an asymmetric thermoelectrochemical cell using graphene oxide as a cathode and polyaniline as an anode with KCl as the electrolyte. This cell works under isothermal heating, exhibiting a high heat-to-electricity conversion efficiency in low-temperature regions.

תא תרמוכימי אסימטרית לקצירת חום בדרגה נמוכה תחת פעולת איזותרמי

Low-grade heat is abundantly available in the environment as waste heat. The efficient conversion of low-grade heat into electricity is very difficult. We ...

Introduction to Refrigeration

Source: Alexander S Rattner and Christopher J Greer; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA
This experiment demonstrates the principles of vapor compression refrigeration. The vapor compression cycle is the dominant refrigeration technology, found in most refrigerators, freezers, air-conditioning systems, and heat pumps. In this cycle, cooling (heat acquisition) is achieved with low-pressure evaporation of refrigerant. Thermal energy absorbed in evaporation is rejected to the surroundings through high-pressure refrigerant condensation. Mechanical work is applied in the compressor to raise the working fluid from low to high pressure. 
While refrigeration technology is ubiquitous, the concealing packaging and autonomous operation of most refrigerators makes it difficult to appreciate the operating principles and function of key components. In this experiment, a rudimentary vapor compression refrigerator is constructed. The compressor is manually actuated with a bicycle pump, allowing intuitive appreciation of cycle operation as the experimenter becomes part of the system. Resulting component pressures and temperatures can be interpreted in terms of the thermodynamic T-s and P-h diagrams, which capture the variation of fluid properties from the liquid-to-vapor states (during evaporation and condensation).

Refrigeration; Vapor Dome; Hand-pump Refrigerator

מבוא לקירור

Source: Alexander S Rattner and Christopher J Greer; Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, ...

מערכת ניסויית של ספיחה שמש קירור עם אספן מרוכז

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video