金属有機構造体：持続可能な冷却

環境制御システムはエネルギーを大量に（例えば、米国の家庭で使われる総エネルギーの44％以上を）消費するため、持続可能な吸着式ヒートポンプ（AHP）が早急に必要になっている。水は、ハイドロフルオロカーボンに代わる理想的な冷媒であると考えられているが、吸着効率が低く現行のAHPのサイズが大きいため、開発が妨げられている。金属有機構造体（MOF）は相対湿度の全範囲で水の取り込みを正確に制御できるため、最近AHPにMOFを利用することに関心が集まっている。今回MITのDincǎたちは、より低い熱源温度で効率が高く等温線を調節できるMOFに基づくカスケードAHPについて報告している。さらに、唯一の冷媒として水を用いている。

著者たちは、Ni₂Cl₂BBTA（BBTAは1H,5H-benzo(1,2-d),(4,5-d′)-bistriazole）を選んでAHPを作り、Ni₂Cl₂BBTAの吸脱着性能が高く、単段AHPで温度を25°C上昇できることを見いだした。一般的に多段カスケードサイクルは、投入熱エネルギーを再生に2度利用できるため、性能がより優れている。そこで著者たちは、Ni₂Cl₂BBTAともう1つの熱力学的に調節できるMOF吸着剤Co₂Cl₂BBDDをタンデムにして使っている。細孔の小さいNi₂Cl₂BBTAと細孔の大きいCo₂Cl₂BBDDは水の等温線が重ならないため、ずっと高い効率で連続冷却が可能になる。その結果、127°Cという低い駆動温度で、性能計数1.63が達成された。