Ученые только что изобрели совершенно новый способ охлаждения вещей
Познакомьтесь с ионокалорическим охлаждением: новым способом снижения содержания ртути, который потенциально может заменить существующие методы чем-то более безопасным и безвредным для планеты.
Обычные холодильные системы отводят тепло от пространство через газ, который охлаждается по мере расширения на некотором расстоянии. Каким бы эффективным ни был этот процесс, некоторые из отборных газов, которые мы используем, особенно вредны для окружающей среды.
Однако существует несколько способов заставить вещество поглощать и отдавать тепловую энергию.
Новый метод, разработанный исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли в США, использует преимущества способа накопления или высвобождения энергии при изменении фазы материала, например, при переходе в твердое состояние. например, лед превращается в жидкую воду.
Поднимите температуру глыбы льда, и она растает. Чего мы, возможно, не так легко замечаем, так это того, что таяние поглощает тепло из его окружения, эффективно охлаждая его.
Один из способов заставить лед таять, не нагревая его, — это добавить несколько заряженных частиц или ионы. Посыпание дорог солью для предотвращения образования льда является распространенным примером этого в действии. В ионокалорическом цикле также используется соль для изменения фазы жидкости и охлаждения окружающей среды.
«Ландшафт хладагентов — нерешенная проблема», — говорит инженер-механик Дрю Лилли из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли в Калифорнии. «Никто не смог успешно разработать альтернативное решение, которое охлаждает продукты, работает эффективно, безопасно и не наносит вреда окружающей среде».
«Мы считаем, что ионокалорический цикл может решить все эти задачи. при правильной реализации».
Исследователи смоделировали теорию ионокалорического цикла, чтобы показать, как она потенциально может конкурировать или даже улучшать эффективность используемых сегодня хладагентов. Ток, проходящий через систему, перемещал бы в ней ионы, сдвигая точку плавления материала в зависимости от температуры.
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 материала. Это может привести к тому, что ПГП [потенциал глобального потепления] в системе будет равен нулю, а будет отрицательным.
Сдвиг температуры на 25 градусов Цельсия (45 градусов по Фаренгейту) был измерен за счет приложения менее одного вольта заряд в эксперименте, результат, который превосходит то, что до сих пор удавалось достичь с помощью других тепловых технологий.
«Мы пытаемся сбалансировать три вещи: ПГП хладагента, энергоэффективность и стоимости самого оборудования, — говорит инженер-механик Рави Прашер из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.
«С первого раза наши данные выглядят многообещающе по всем трем аспектам».
Системы сжатия пара, используемые в настоящее время в процессах охлаждения, основаны на газах с высоким ПГП, таких как различные гидрофторуглероды (ГФУ). Страны, подписавшие Кигалийскую поправку, взяли на себя обязательство сократить производство и потребление ГФУ не менее чем на 80 процентов в течение следующих 25 лет, и ионокалорическое охлаждение может сыграть в этом главную роль.
Теперь, исследователям необходимо перенести технологию из лаборатории в практические системы, которые можно использовать в коммерческих целях и масштабировать без каких-либо проблем. В конце концов, эти системы можно будет использовать как для обогрева, так и для охлаждения.
«У нас есть совершенно новый термодинамический цикл и структура, которые объединяют элементы из разных областей, и мы показали, что это может работать, «, – говорит Прашер.
«Теперь пришло время для экспериментов, чтобы протестировать различные комбинации материалов и технологий для решения инженерных задач».
Исследование опубликовано в журнале Science.
р>
