सौर ऊर्जा से चलने वाला कपड़ा दिन में ठंडा और रात में गर्म होता है - फिजिक्स वर्ल्ड

चीन में शोधकर्ताओं ने सौर ऊर्जा से चलने वाले कपड़ों के लिए एक नई अवधारणा का अनावरण किया है जो इसे पहनने वाले के शरीर के तापमान को नियंत्रित कर सकता है। ज़ियुआन वांग और उनके सहयोगियों द्वारा बनाया गया नानकई विश्वविद्यालययह डिज़ाइन इलेक्ट्रोकैलोरिक उपकरणों को अत्याधुनिक लचीली सौर कोशिकाओं के साथ जोड़ता है। टीम एक पेपर में अपने दृष्टिकोण का वर्णन करती है विज्ञान.

थर्मोरेगुलेटिंग कपड़ों का उद्देश्य विभिन्न प्रकार के वातावरण में शरीर को सुरक्षित और आरामदायक तापमान पर रखना है। मोटे तौर पर, यह दो श्रेणियों में आता है, निष्क्रिय और सक्रिय। निष्क्रिय थर्मोरेग्यूलेशन उन सामग्रियों का उपयोग करता है जो अपने पहनने वालों को आरामदायक रखने के लिए अवशोषण, विकिरण और चरण संक्रमण की गुप्त गर्मी सहित प्रभावों का फायदा उठाते हैं।

निष्क्रिय दृष्टिकोण का एक प्रमुख लाभ यह है कि किसी बाहरी शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, निष्क्रिय थर्मोरेग्यूलेशन आम तौर पर कपड़ों के साथ एक दिशा में जाता है जिसमें या तो ठंडा या गर्म प्रभाव होता है - लेकिन दोनों नहीं।

ऊर्जा चुनौती

द्विदिश थर्मोरेग्यूलेशन आमतौर पर सक्रिय सामग्रियों का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है जो तेजी से हीटिंग और शीतलन प्राप्त करने के लिए शीतलक परिसंचरण और द्रव चैनल जैसे तंत्र को नियोजित करते हैं। ये सिस्टम आमतौर पर बैटरी द्वारा संचालित होते हैं, जो वजन बढ़ाते हैं और इन्हें रिचार्ज करना पड़ता है। हालाँकि, सैद्धांतिक रूप से, उन्हें सूर्य से ऊर्जा प्राप्त करके भी संचालित किया जा सकता है - लेकिन यह एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन चुनौती साबित हुई है।

"उनकी उच्च ऊर्जा खपत के कारण, सक्रिय प्रणालियों के लिए पोर्टेबल, टिकाऊ ऊर्जा-संचयन उपकरणों के माध्यम से लंबे समय तक मानव शरीर के निरंतर थर्मोरेग्यूलेशन को बनाए रखना मुश्किल है," ज़िंगी हुआंग और पेंगली ली शंघाई जिओ टोंग विश्वविद्यालय ए में लिखें टिप्पणी लेख in विज्ञान जो वांग के पेपर के साथ है।

इस चुनौती से निपटने के लिए, वांग की टीम ने लचीले कार्बनिक फोटोवोल्टिक्स में नवीनतम प्रगति से प्रेरणा ली। आज, ये सौर सेल अलग-अलग आकार में विकृत होने पर भी उच्च रूपांतरण क्षमता बनाए रख सकते हैं।

हुआंग और ली का अनुमान है, "अगर ऐसी अत्यधिक कुशल और लचीली कार्बनिक फोटोवोल्टिक इकाई को उचित थर्मल प्रबंधन प्रणाली के साथ एकीकृत किया जा सकता है, तो मजबूत, आत्मनिर्भर और थर्मोरेगुलेटिंग कपड़े हासिल किए जा सकते हैं।"

लचीला इलेक्ट्रोकैलोरिक मॉड्यूल

अपने अध्ययन में, वांग और सहकर्मियों ने एक लचीले सौर सेल को एक लचीले इलेक्ट्रोकैलोरिक मॉड्यूल पर एकीकृत करके पहनने योग्य सामग्री का एक छोटा टुकड़ा बनाया। उत्तरार्द्ध एक उपकरण है जो लागू विद्युत क्षेत्रों की प्रतिक्रिया में प्रतिवर्ती तापमान परिवर्तन से गुजरता है।

जब सूर्य के प्रकाश में रखा जाता है, तो सौर सेल गर्म मौसम में पहनने वाले की त्वचा को 10 डिग्री तक ठंडा करने के लिए इलेक्ट्रोकैलोरिक मॉड्यूल के लिए पर्याप्त से अधिक ऊर्जा एकत्र करता है। किसी भी अतिरिक्त ऊर्जा को एक छोटी अलग बैटरी में संग्रहित किया जा सकता है। अंधेरे में, डिवाइस को वार्मिंग मोड पर स्विच किया जा सकता है और संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग पहनने वाले की त्वचा को तीन डिग्री तक गर्म करने के लिए किया जाता है। कुल मिलाकर, डिवाइस 24 घंटे की अवधि में थर्मोरेग्यूलेशन प्राप्त कर सकता है।

हुआंग और ली कहते हैं, "अपने उत्कृष्ट थर्मल प्रबंधन प्रदर्शन, थर्मल प्रबंधन दिशा के आसान स्विचिंग और इष्टतम तापमान नियंत्रण के साथ, वांग की टीम ने ऐसे कपड़ों का प्रदर्शन किया है जो मानव शरीर को परिवेश के तापमान में बदलाव के अनुकूल होने की अनुमति देता है।"

इस तकनीक को पहनने योग्य कपड़ों में एकीकृत करके, वांग की टीम को उम्मीद है कि उनका नवाचार व्यावहारिक, सौर ऊर्जा से संचालित कपड़ों की एक नई पीढ़ी को जन्म दे सकता है जो पहनने वालों को जटिल और चुनौतीपूर्ण वातावरण के अनुकूल होने में मदद करेगा।

अपने सक्रिय थर्मोरेग्यूलेशन के साथ, डिवाइस पहनने वालों को चिलचिलाती रेगिस्तान, ठंडे ध्रुवीय क्षेत्रों और तापमान में तेजी से बदलाव के साथ कई जलवायु सहन करने की अनुमति दे सकता है। इसे बाहरी अंतरिक्ष में उपयोग के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है, जहां सीधी धूप में तापमान अत्यधिक गर्म हो जाता है, लेकिन छाया में कम हो जाता है।

हुआंग और ली कहते हैं, "कपड़ों के अलावा, ऐसे उपकरणों को वाहनों और इमारतों पर भी लागू किया जा सकता है।" "हर मौसम में थर्मल प्रबंधन के भविष्य की कल्पना करना संभव है जो ऊर्जा आपूर्ति तक सीमित नहीं है और जहां अतिरिक्त एकत्रित ऊर्जा विशेष परिस्थितियों में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को भी शक्ति प्रदान कर सकती है।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/solar-powered-fabric-cools-in-the-day-and-warms-at-night/