この研究は、キー基本的な研究プログラムの中国国家 (No.2015CB251303) と中国の国家自然科学基金 (第 51276005) によって後援されました。

1 実験のセットアップ 注: 吸着冷凍システムは吸着ベッド、蒸発器、凝縮器、真空ポンプ、太陽トラフ コレクターの構成 (。図 1)。放物線トラフと自動太陽追尾装置は製造され、太陽集熱器の効率を改善するためにシステムに適用されます。 図 2 に示すように、太陽光追尾自動トラフはウォーム歯車装置によって駆動されました。デバイスはステッピング モーター、ワーム、ギア、移動制限ブロック、手動車輪から成っています。ウォーム歯車装置の寸法 21 × 80 cm 2 であった。トラフ コレクターは、放物線トラフのフォーカス ・ ラインに沿って位置していた吸着剤のベッドの上に太陽光を集中して。
 <img alt="Figure 1"class="xfigimg"src="/files/ftp_upload/55925/55925fig1v2.jpg"/> 図 1: 実験システム太陽吸着冷凍。 システムの (最上位) の模式図(下)実験のセットアップの写真。上部のパネルは蒸化器、コンデンサー、真空ポンプを含む実験システムのコンポーネント など 下部のパネル組み立て吸着冷凍システムの写真が表示されます。システム、蒸発器と凝縮器はフィン付き管の構造、コンパクトな熱交換器の一種です。吸着ベッド、太陽エネルギーを効果的に取り込むことができます真空ソーラーコレクターから改革します <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925fig1v2large.jpg"target="_blank"> の拡大版を表示するにはここをクリックしてください。この図</a>。
 <img alt="Figure 2"class="xfigimg"src="/files/ftp_upload/55925/55925fig2v2.jpg"/> 図 2: ウォームギヤ ボックス構造。ウォームギヤ ボックスは、ステッピング モーターの回転を放物線トラフの太陽追跡運動に変換するデバイスです。ステッピング モーターに加えウォームギヤ ボックスには、減速機、手動ホイール、ウォーム シャフト、等 の手動/自動スイッチを引っ張って左へのハンドル、歯車 5a と 5b を外れます。したがって、ハンド ホイールを回転させることにより、トラフを手動で制御できます。手動/自動スイッチ ハンドルを右に引いて、歯車 5a と 5b 従事している一緒に。したがって、ステッピング モーターによって自動的に制御されます。
<ol><li>溶接によるウォーム ホイール軸に追跡太陽集熱器の接続方法です。ステッピング モーターの回転をギアとワームを照合することによって太陽集熱器に渡します。パイプの襟のペアで一緒にコレクター鋼管吸着ベッドを修正します 。
	注: は、ステッピング モーターによって駆動、回転毎日東から自動的に太陽の動きに追従して西へ</li>。
	<li>は、四季折々 の太陽高度の変化によると、平らな地面にトラフの傾斜角度を調整します。緯度地域 Φ と太陽赤緯 δ によって谷の傾斜角 β と数式の β を決定する Φ - δ を =。手動での谷の傾斜角度を調節角度調整レバーの下部にある小さなホイールを回転 (第 13 部 図 1). 
	注: この方法で太陽放射は、トラフにできるだけ普通です。実験システムは、緯度 39.89 ° N および経度 116.38 ° e. で北京工科大学のキャンパス内に位置していた吸着ベッドは、円筒形を取った。管 ( 図 3) の真空太陽受信機から結成された</li>。
</ol> <img alt="Figure 3"class="xfigimg"src="/files/ftp_upload/55925/55925fig3v2.jpg"/> 図 3 : 吸着ベッドの温度の展開構造プローブ。 ベッド構造体の (最上位) の模式図(下)温度プローブ、ベッドで大量転送チャネル。上部のパネルは、ベッドの基本的な構造を示しています。吸着材は、太陽光吸収管および銅の冷却チャネル間円環状空隙に置かれます。太陽の光は、ガラス管を貫通、太陽光吸収管の表面に落ちる。その後、熱伝導によって太陽のエネルギーはベッド内吸着剤の材料に移ります。下部パネルには、温度プローブの場所が表示されます。吸着・脱離プロセス中ベッドの温度変化を監視するこれらのプローブを使用 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55925/55925fig3v2large.jpg"target="_blank"> 拡大版を表示するのにはここをクリックしてくださいこの図の</a>。
<ol start="3"> 太陽エネルギーの捕獲を促進するために <li>コート ベッドの太陽吸収管 (ステンレス製 d = 64.5 mm) 真空成膜法による黒のクロム鉱床の層で。この技術 13 の詳細について選択的なコーティングについて以前に発行された文献を参照してください。コーティング層の太陽光吸収率が 0.95、赤外線放射率は、0.15、コーティング層の厚さは 0.08 mm を確保します 。
	注: この被膜は日射を効果的にキャッチすることができますが、自体を発する非常にわずか。結果として、太陽エネルギーが吸着ベッドに簡単に取得し、効果的に吸着エンタルピー熱に変換されます</li>。
	<li>銅の管を入れる (d = 20 mm) 吸着層の軸に沿って。フランジとベッドに銅管を修正 ( 図 3、上部パネルを参照してください)。銅の管は吸着プロセス中にベッドの冷却チャネルとして機能します</li>。
	<li>ベッド ベッド チューブと銅の冷却チャネルによって形成される環状の空洞に、吸着材をご記入ください。吸着材としてサポ 34 ゼオライトを使用し、水を冷媒として。サポ 34 ゼオライトの 3.171 kg をベッドに入れてください。粒状のサポ 34 ゼオライトは直径 5.7 mm</li>。
	<li>は、吸着・脱離過程 ( 図 3 底板) の中にベッドの温度変化を監視するベッドの 3 つの断面に 9 つの温度プローブを配置します。銅の冷却チャンネルが装着されて小さなサポーターでプローブを修正します</li>。
	<li>入れてプローブのセクション 1 と 2 A 吸着層の入口近く。ベッドの 8 および 9 行き止まり近く・ プローブを置きます。B B の中間のセクションで他のプローブを修正 ( 図 3 参照).</li>
	<li>挿入軸 d の大量転送チャネルをベッドに 10 mm を =。大量のチャネル網状管の形態がある吸着ベッドの同じ長さであることを確認 (d ベッド = 64.5 mm)。入口から下のチャネルを拡張し、吸着材の押し出し力で正しい位置に立つこと。網状管によりベッドの深い領域をすばやく入力する水蒸気</li>。
</ol> 2。実験方法 注: 吸着冷凍、それは高温蒸気を放出しながら、固体吸着材吸着強く低温の冷媒であるという原則に基づいています。運転の原動力として使用する熱、冷蔵の目的は達されます。吸着システムの冷凍サイクルは、主に 4 つのステップ、すなわち、太陽光加熱処理、脱離過程、ベッド冷却プロセス、および吸着プロセス。吸着プロセスが完了した後脱着プロセスをもう一度開始します。実験のすべての手順は同様に重要な彼らが相互にかかわり合い、対話的に互いに影響を及ぼすので。
<ol><li>ソーラーとベッドの脱着を開始する次の手順で実験のセットアップを調整する。
	<ol><li>を回して、放物線トラフ手動でそれに直面しているため、日光照射パラボリック ・ トラフ方式通常正午、実験前に東します</li>。
		<li>吸着ベッドに接続するいると、ベッドの圧力を確保するためすべてのバルブをオフにシャット ダウンし、パイプが 800 以下ペンシルバニア、それは太陽暖房の準備ができています</li>。
		<li>は、朝の太陽の光が水平線と平行にシステムの制御装置に切り替えます。太陽の動きをトレースする自動的に回転トラフを作る</li>。
		<li>は、閉じた状態の下で太陽放射によって熱されるため吸着飽和ベッドを許可します。ベッドの温度とベッドの圧力が徐々 に増加、結果としてします</li>。
		<li>モニターまで圧力計 ( 図 1 の番号 6) とベッドの圧力は環境の凝縮温度に対応する圧力の値より高い。熱力学によると 30 ° C で水の凝縮圧力は 4,246 ペンシルバニア州</li>
	</ol></li> <li>脱着プロセスを開始します 。
	&#8203; 注: 脱着過程で水蒸気の結露が発生します。凝縮温度は、テスト当日現地の天候によって決定されます。
	<ol><li>オープン ベッドとコンデンサーを接続するバルブ。接続パイプを通ってコンデンサーに let 水蒸気流。コンデンサーの温度が徐々 に上昇する水蒸気凝縮器に入りと</li>。
		<li>同時に吸着ベッドに太陽暖房ように保つベッド圧力のまま脱を引き起こすのに十分高い。プロセスが完了するまで、太陽ヒーターを停止しないでください</li>。
		ベッドの圧力がコンデンサーの圧力と等しい場合、<li>は脱着プロセスを終了します。脱着プロセスが終わるときバルブをオフにします</li>。
	</ol></li> <li>ベッドがまだ高温の状態で脱着後は 吸着プロセスの前にベッドを冷やします。吸着剤の材料が低温でのみ吸着主。
	<ol><li>ベッドが太陽放射から遮断されるのでシールド アルミ箔シート、吸着ベッドを吸着処理を開始する</li>。
		<li>蒸発器と凝縮器接続すべてのバルブを閉じます</li>。
		<li>は、ベッドの循環水ループを開き、吸着材を冷却します。継続的にベッドで循環水、内部のエンタルピーは撮影し、ベッド圧力がそれに応じて低下します</li>。
		<li>冷却プロセスを終了は、ベッドの圧力が飽和蒸気圧、蒸発器で下回った &#39; s 温度 。
		注: は、ベッドの冷却後吸着冷凍過程の準備が。今ベッドの温度は周囲の空気の温度とベッド圧力が最低限のレベルに達している</li>。
		<li>は、吸着過程で作業状態で循環水ループを維持します。吸着が発熱して、発生した熱はできるだけ早く外に排出する必要があります</li>。
		<li>は、ベッドと蒸発器のバルブを開きます。ベッドに蒸発器からの水蒸気ラッシュができます 。
		注: 蒸発器の蒸気還元気化する結果、飛躍的に低下蒸発温度のより多くの水が発生します。結果的に、蒸発器は蒸発器が装着されて、冷凍効果が得られる水タンクからの熱を吸収する</li>。
		<li>起こっている、吸着過程を維持し、ベッドの温度とベッドの圧力の変化を記録します 。
		注: 吸着プロセスの間に蒸発器で蒸気圧を下げるなり低い、ベッドの温度がすばやく上昇します</li>。
		ベッド圧力、蒸発器圧力と等しいとき、<li>は吸着プロセスを終了します。その後、脱離過程を再度続く</li>。
	</ol></li></ol> 3。データ削減手法 <ol><li>冷凍能力と熱-冷間変形の効率に基づく冷凍システムの性能を評価します 。
	&#8203; 注: 現在のシステムでは、冷凍能力が蒸発した水の質量量と蒸発器自体の温度変化で計算されます。
	<ol><li>システムの合計冷凍能力 (Q ref) を決定する、次のように、吸着後冷水タンク、金属の蒸発器、蒸発器内の残水のエンタルピー減少の合計を計算するには、: <img alt="Equation 1"src="/files/ftp_upload/55925/55925eq1.jpg"/> c p 式 (1) では一定圧力での比熱、m は質量を意味します。水タンクと周囲の環境との間の熱伝達を考慮した蒸発器の冷凍能力に補正係数であり、C と C = 熱伝達の原則に従って 1.15。下付き文字 w と e それぞれ水と蒸発器を表します。方程式 m タン w と m w ev はタンク内の冷却水の質量と温度ドロップ ΔT w と ΔT に対応する蒸発器内の残留水の質量 e、それぞれします 。
		注: ベッドに太陽エネルギー入力が暑さ・寒さの変換の効率を評価する必要があります</li>。
		<li>決定として太陽エネルギー入力 Q s: 
		<img alt="Equation 2"src="/files/ftp_upload/55925/55925eq2.jpg"/> 、私 s、私 (t) が脱離過程の中に、露出計によって記録された一時的な日射量。私にデータ取得時間間隔 Δt s、私 (t) は 10 秒。トラフ表面 ρ の放物線トラフ p、反射効率、チューブ ガラス τ の透過率、コーティングの表面 α のパラメーターと共に太陽光吸収係数の開口面積式 (1) の、すべては、表 1 に記載されています</li>。
		Q ref で、上記で入手した Q s <li>基づく判断 14 として冷凍システムの警官: 
		<img alt="Equation 3"src="/files/ftp_upload/55925/55925eq3.jpg"/> β 1 と β 2 が太陽エネルギー入力 Q s に補正係数 β 1 は非放物線性の補正係数、。トラフを考慮、トラフの変形製造技術の制限のため、β 1 と見なされます = 0.85。β 2 はベッドの得られた熱の実際の量の補正係数です。外側のガラス管よりも金属のベッド チューブの小さいサイズのため実際得られる熱量がガラス管に反映させるよりも小さいです。β 2 は、ガラス管径 D 1 に金属のベッド径 D 2 の比によって決定されます。D 1 = 100 mm、D 2 = 64.5 mm が計算されますその β 2 = 0.645</li>。
		<li> 14 として実験のパラメーターによってベッドの特定の冷却力を決定する: < img alt ="方程式 4" src="/files/ftp_upload/55925/55925eq4.jpg"/> m 、 吸着物質の質量は、t 広告 は吸着過程の時間</li>。
	</ol></li></ol> <img alt="Table 1"src="/files/ftp_upload/55925/55925table1v2.jpg"/> テーブル 1: 式 (1) と式 (2) のパラメーターの値。イコライザー (1) と 式 (2) に含まれるパラメーターは、この表に記載されています。パラメーターは、c p、p α など

<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. 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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>

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熱力学的システムとして太陽吸着冷凍装置のパフォーマンスは最適の設計とシステムの適切な動作に依存します。熱供給とベッドの冷却方法の両方がシステムにうまく機能を保証するため重要です。水冷却空気冷却水の対流熱伝達の強度が高いためにお勧めします。吸着材の悪い伝導性は通常ベッドの限られた熱転送率を決定します。ベッドの熱伝達を改善するために多くの計測は、内部に?...

伝統的な蒸気のオゾン層破壊問題より深刻な緑の技術と伝統的な冷凍を置き換えて成長圧縮冷凍は近年のホットな話題をなっています。それらの緑の技術の中で太陽吸着冷凍は多くの研究者の注目を集めています。吸着冷凍システム低悪性度の熱エネルギーによって駆動される、環境にやさしく、小さい、柔軟であることの利点があります。この吸着システムも駆動可能非太陽エネルギー、例えば熱機器から排出される排熱、車、エンジン排気ガス胡らによって述べられるように。1
冷却装置吸着、吸着ベッドは重要なコンポーネントです。その作業は、システム全体のパフォーマンスに直接影響します。したがって、吸着ベッドのデザインは、Sutuki が指摘したように最も重要な問題です。2年前、フラット ベッドで大抵使用された冷却装置吸着。3,4,5の太陽光の集光装置なし、フラット ベッドの温度は通常低だった、それ故にシステムの COP ははかばかしくなかった。対照的に、鋼管吸着ベッドは、COP を向上しました。警官がサブサハラ地域で 0.21 を達することができるハジ アマルらによって報告されました。6また、王ら7連続熱再生の特性によって区別されたスパイラル プレート吸着器を開発しました。吸着ベッドの斬新なデザインは、システムのサイクル タイムを短縮しました。アブ Hamdehら8は、パラボリック ・ トラフ方式、太陽吸着冷凍システムに彼らの研究を報告しました。そのテスト結果は、0.20 0.18 から様々 なシステムの COP を示した。エル Fadar et al.9は、ヒートパイプと相まって、0.18 の最適な警官を示したパラボリック ・ トラフ方式を搭載する吸着冷凍システムを検討しました。
考えられていたいくつかのフィン チューブに対する鋼管のベッドの熱伝達を強化して強化の効果を検討しました。シェルとチューブ熱交換器の形をした革新的なベッドが Restucciaらによって発表されました10. 金属表面と吸着剤の材料間の熱・物質の接触移動抵抗を減らすことができるので、内部のフィン チューブはゼオライト層を被覆したもの。システムでは、特定の冷却力の 30-60 W/kg 15-20 s. アル Mersらのサイクリングの時に出力115 6 フィンと強化された吸着器は大幅雰囲気と 45%、COP が向上する吸着器の熱損失を減らすことができることを示した。Louajariらによるフィン チューブの吸着器のソーラー駆動システムのパフォーマンスに及ぼす影響を調べたも12です。 作業のペアとして活性炭・ アンモニアを使用して、彼らはフィン バッキ サイクリングの物質移動がフィンなし 1 より大きいことを示した。
現在の研究では、定量的改善太陽光吸着冷凍システムで太陽追尾パラボリック ・ トラフ方式の適用は、内部冷却トンネルが展開されました。サポ-34/zsm-5 ゼオライトと作業のペアとして水蒸気は、システムは、熱力学と冷凍の面で興味深い特性を示した。典型的なテスト結果と同様、実験的方法論を提示して、このレポートで説明しました。

<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

太陽吸着冷凍のパフォーマンスを向上させる太陽濃度コレクターと実験システムはセットアップされ、調査。システムの主なコンポーネントは、吸着剤ベッド、凝縮器、蒸発器、冷却サブシステム、太陽集熱器をだった。実験の最初のステップで蒸気飽和ベッドはベッドの温度と圧力が増加を引き起こした閉鎖条件下で太陽放射によって加熱されました。ベッド圧力に十分に高くなり、コンデンサーへの接続に切り替えられましたが、ベッド、こうして水蒸気流れ継続的にベッドから液化するコンデンサーに。次に、脱着後クールダウンに必要なベッド。アルミ箔を達成太陽シールド状態でベッドに循環水ループを開設されました。継続的にベッドで循環水、ベッドで蓄熱を取り出したし、ベッドの圧力減少しております。ベッド圧を下回る蒸発温度の飽和蒸気圧力、蒸発器にバルブが開かれました。水蒸気の質量はベッドに駆けつけて、ゼオライト素材が吸着します。蒸発器内の水の巨大な蒸発、冷凍効果は最終的に生成されます。実験結果の警官 (システムの成績係数) とサポ 34 ゼオライトの SCP (システムの特定の冷却電源) は zsm-5 ゼオライトの吸着時間が長いかどうかに関係なくのそれよりも大きいことがわかったまたは短い。サポ 34 ゼオライトのシステムには、最大 COP 0.169 が生成されます。

大量転送吸着過程を通したベッドの特徴 吸着ベッドは常に吸着冷凍システムで最も重要なコンポーネントと熱・物質移動特性がシステム全体のパフォーマンスに影響を与える主な要因です。断面図 3(底板) に示すように記録された温度変化を解析することにより熱・物質移動ベッドの特徴を知ることは不可能です。<strong class="xfig"...

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Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector

原動力として太陽エネルギーは、新しい吸着冷凍システムを開発し、実験します。水蒸気とゼオライト吸着システムの作業のペアを形成します。本稿では、実験装置、操作手順および重要な結果のセットアップについて説明します。

太陽吸着冷凍濃縮コレクターの実験システム

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

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14.4K ビュー.  Beijing University of Technology. 原動力として太陽エネルギーは、新しい吸着冷凍システムを開発し、実験します。水蒸気とゼオライト吸着システムの作業のペアを形成します。本稿では、実験装置、操作手順および重要な結果のセットアップについて説明します。

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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%.

熱蒸着および原子層堆積法によって記録し、効率のSnS太陽電池を作ります

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 ...

工学

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.

集中太陽光発電システムにおけるスペクトル分割分散素子の高コントラスト回折格子の作製

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.

塩水の冷浴に水を導入するアイス生成と熱・物質移動現象

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.

その場で太陽電池とモジュールの加速劣化のモニタリング: Cu (In, Ga) Se2太陽電池に関するケーススタディ

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.

効率と集中太陽光発電用ガラス (ADG) フレネル レンズの色消しの放射照度場所の屋内の実験的評価

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.

CO 2 太陽光集中下でのCH4性能へのCO2光減少

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.

微小重力環境における効率的な太陽水素製造のための実験方法

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

化学

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.

SJ-10回収衛星における熱キャピラリー対流宇宙実験

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.

等温運転下で低品位熱を収穫するための非対称熱電気化学セル

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

冷凍入門

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

太陽吸着冷凍濃縮コレクターの実験システム

要約

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熱蒸着および原子層堆積法によって記録し、効率のSnS太陽電池を作ります

集中太陽光発電システムにおけるスペクトル分割分散素子の高コントラスト回折格子の作製

塩水の冷浴に水を導入するアイス生成と熱・物質移動現象

その場で太陽電池とモジュールの加速劣化のモニタリング: Cu (In, Ga) Se₂太陽電池に関するケーススタディ

効率と集中太陽光発電用ガラス (ADG) フレネルレンズの色消しの放射照度場所の屋内の実験的評価

CO 2 太陽光集中下で_のCH4性能へのCO2光減少

微小重力環境における効率的な太陽水素製造のための実験方法

SJ-10回収衛星における熱キャピラリー対流宇宙実験

等温運転下で低品位熱を収穫するための非対称熱電気化学セル

冷凍入門

太陽吸着冷凍濃縮コレクターの実験システム

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