RW Space

Поприветствуйте ионокалорическое охлаждение. Это новый способ снижения температур, который потенциально может заменить существующие методы охлаждения более безопасным и более благоприятным для планеты процессом.

Обычные холодильные системы отводят тепло из помещения с помощью жидкости, которая поглощает тепло при испарении в газ, который затем переносится через закрытую трубку и конденсируется обратно в жидкость.

Как бы ни был эффективен этот процесс, некоторые из выбранных материалов, которые мы используем в качестве хладагентов, особенно вредны для окружающей среды. окружающая среда.

Однако существует несколько способов заставить вещество поглощать и отдавать тепловую энергию.

Метод, представленный в 2023 году и разработанный исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Беркли, использует преимущества того, как энергия сохраняется или высвобождается, когда материал меняет фазу, например, когда твердый лед превращается в жидкую воду.

Посмотрите видео ниже, чтобы получить краткое описание:

Повысьте температуру на глыбу льда, и она растает. Чего мы, возможно, не так легко увидеть, так это того, что таяние поглощает тепло из окружающей среды, эффективно охлаждая его.

Один из способов заставить лед таять без нагревания — добавить несколько заряженных частиц или ионов. Распространенным примером этого является посыпание дорог солью для предотвращения образования льда.

Ионокалорический цикл также использует соль для изменения фазы жидкости и охлаждения окружающей ее среды.

«Хладагенты — это нерешенная проблема», — сказал инженер-механик Дрю Лилли из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии.

«Никто не смог успешно разработать альтернативное решение, которое охлаждает вещи, работает эффективно, безопасно и не наносит вреда окружающей среде. Мы считаем, что ионокалорический цикл имеет потенциал для достижения всех этих целей, если он будет реализован.

Исследователи смоделировали теорию ионокалорического цикла, чтобы показать, как она потенциально может конкурировать или даже улучшить эффективность хладагентов, используемых сегодня. Ток, проходящий через систему, будет перемещать ионы в ней, сдвигая точку плавления материала и изменяя температуру.

Команда также провела эксперименты с использованием соли, полученной из йода и натрия, для плавления этиленкарбоната. Этот распространенный органический растворитель также используется в литий-ионных батареях и производится с использованием углекислого газа в качестве исходного сырья. Это может сделать систему не просто нулевым ПГП (потенциал глобального потепления), но и отрицательным ПГП.

Страны, подписавшие Кигалийскую поправку, взяли на себя обязательство сократить производство и потребление ГФУ как минимум на 80 процентов в течение следующих 25 лет – и ионокалорическое охлаждение может сыграть в этом важную роль.

Теперь исследователям необходимо перенести эту технологию из лаборатории в практические системы, которые можно будет использовать в коммерческих целях и масштабировать без каких-либо усилий. проблемы. В конечном итоге эти системы можно будет использовать как для обогрева, так и для охлаждения.

По теме: Фильтр «Рыбий рот» удаляет 99% микропластика из отходов прачечной

В настоящее время проводятся исследования, в которых тестируются различные соли, чтобы определить, какие комбинации могут быть наиболее эффективными для отвода тепла из помещения. В 2025 году международная группа исследователей опубликовала результаты своего исследования высокоэффективной версии, в которой используются соли на основе нитратов, которые перерабатываются с помощью электрических полей и мембран.

Это именно то, к чему Прашер и его команда ожидали, что их исследования приведут.

«У нас есть совершенно новый термодинамический цикл и структура, которая объединяет элементы из разных полей, и мы показали, что это может работать», — сказал он. Прашер.

«Теперь пришло время экспериментировать, чтобы протестировать различные комбинации материалов и технологий для решения инженерных задач».

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Предыдущая версия этой статьи была опубликована в январе 2023 года.