RW Space

Поприветствуйте ионокалорическое охлаждение. Это новый способ снижения температуры, который потенциально может заменить существующие методы охлаждения на более безопасный и лучший для планеты процесс.

Типичные холодильные системы отводят тепло из помещения с помощью жидкости, которая поглощает тепло при испарении в газ, который затем транспортируется через закрытую трубку и конденсируется обратно в жидкость. Каким бы эффективным ни был этот процесс, некоторые материалы, которые мы используем в качестве хладагентов, особенно вредны для окружающей среды.

Однако существует несколько способов заставить вещество поглощать и отдавать тепловую энергию. Метод, представленный в прошлом году и разработанный исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса в 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. , например.

Поднимите температуру на куске льда, он растает. Чего мы, возможно, не так легко увидеть, так это то, что плавление поглощает тепло из окружающей среды, эффективно охлаждая ее.

One Чтобы заставить лед растаять без необходимости нагревания, нужно добавить несколько заряженных частиц или ионов. Распространенным примером этого является посыпание дорог солью, чтобы предотвратить образование льда. Ионокалорический цикл также использует соль для изменения фазы жидкости и охлаждения окружающей среды.

«Хладагенты – это нерешенная проблема», – заявил инженер-механик Дрю Лилли из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии в январе 2023 года.

«Никто не разработал альтернативное решение, которое охлаждает вещи, работает эффективно, безопасно и не причиняет вреда Мы считаем, что ионокалорический цикл потенциально может достичь всех этих целей, если его правильно реализовать».

Исследователи смоделировали теорию ионокалорического цикла, чтобы показать, как она потенциально может конкурировать или даже улучшать 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, приготовленной 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], а отрицательным ПГП.

Температурный сдвиг Температура в 25 градусов по Цельсию (45 градусов по Фаренгейту) была измерена в ходе эксперимента с применением заряда менее одного вольта, и это результат, который превосходит то, чего удалось достичь до сих пор другим калорическим технологиям.

«Мы пытаемся сбалансировать три вещи: ПГП хладагента, энергоэффективность и стоимость самого оборудования», — сказал Механик. инженер Рави Прашер из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.

«С первой попытки наши данные выглядят очень многообещающе. по всем трем аспектам.»

Системы сжатия пара, используемые в настоящее время в процессах охлаждения, работают на газах, имеют высокий ПГП, например, различные гидрофторуглероды (ГФУ).

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

Теперь исследователям необходимо перенести технологию из лаборатории в практические системы, которые можно будет использовать в коммерческих целях и которые можно будет масштабировать без каких-либо проблем. Со временем эти системы можно будет использовать как для отопления, так и для охлаждения.

«У нас есть эта совершенно новая технология. термодинамический цикл и структура, которая объединяет элементы из разных областей, и мы показали, что это может работать», — сказал Прашер.

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Предыдущая версия этой статьи была опубликована в январе 2023 года.