Only Perception: 奈米粒子 → 節能？

2008-07-27

奈米粒子 → 節能？

Nanoparticle Research Points to Energy Savings
http://www.physorg.com/news136033045.html

July 23, 2008

(PhysOrg.com) -- NIST 最新的研究結果指出，只要將一點點正確的奈米粒子添加到潤滑油與冷卻劑的標準混合物中，就能為工廠、醫院、船隻與具有大型冷卻系統的其他地方產生一種等值的節能冷卻（chill pill），這項研究結果正在進行這種大有可為的配方。

NIST 以各種濃度的奈米粒子添加劑進行實驗，指出一種重要機會，能改善大型工業、商業與單位冷卻系統，稱為冷卻器（chillers）的能源效率。根據美國能源部，這些系統大約佔美國建築物 13% 的耗電量，以及所有發電廠 9% 的用電需求。

NIST 研究者 Mark Kedzierski 發現，使「足夠」數量的氧化銅粒子（直徑約 30 奈米）分散在一般的聚酯潤滑油中並將它與相等的普通冷媒（R134a）結合，能改善熱傳遞（heat transfer ）達 50% 到 275%。 "我們大吃一驚，" 他說。

這項研究的結果已經在最近的研討會中簡報過，且將在下一期 ASME Journal of Heat Transfer 上報告。

只將奈米物質添加到潤滑劑中，仍未澈底了解，如何改善冷卻劑／潤滑油中的熱傳遞力學。NIST 的研究成果以填滿知識中的空白為目標，那妨礙了決定，以及最終，預測這三類物質最理想狀態的努力。

"如同所有的好東西，這種程序離簡單易用還遠得很，" Kedzierski 解釋。"事實上，數量不足或者粒子的種類錯誤，也許會導致效能降低。

基於到目前為止的研究，研究者為奈米粒子所造成的熱傳遞效能改進，推測了數種可能的因素。

首先，具高度熱傳導性材料的奈米粒子改進了此系統的熱傳遞率。NIST 研究的初步結果也指出，在足夠濃度下，奈米材料藉由促進混合物更加旺盛的沸騰增強了熱傳遞。在實際上，這些微小粒子刺激了雙倍的泡泡 -- 次要泡泡在泡泡上形成在沸騰之處發生。泡泡將熱攜離表面，以及因奈米粒子之故，讓它們能更有效地形成這項事實，意味著熱能夠更迅速地被傳遞。

其他交互作用，Kedzierski 說，也有可能促成這種戲劇性的效能改善。

如果冷媒、潤滑油與奈米粒子添加物的處方能成功的最佳化，將產生立即而長久的益處。如果它們不會傷害設備其他方面的效能，這種高效能混合物將能夠替換至冷卻器中，導致立即性的節能效果。而且，因為能源效率的改善，次世代設備將會更小、製造它們的材料也會更少。

※ 相關報導：

＊ Effect of CuO Nanoparticle Concentration on R134a/Lubricant Pool-Boiling Heat Transfer
http://dx.doi.org/10.1115/1.3072926