Привітайте іонокалорійне охолодження
Іонокалорійне охолодження – це новий спосіб зниження температури, який має потенціал замінити існуючі методи охолодження безпечнішим і більш екологічним способом. Зазвичай системи холодильного обладнання виводять тепло з приміщення за допомогою рідини, яка поглинає тепло, коли вона випаровується в газ, що потім транспортується через закриту трубу і конденсується назад у рідину.
Хоча цей процес є ефективним, деякі з обраних матеріалів, які ми використовуємо як охолоджувачі, є особливо шкідливими для навколишнього середовища. Однак є й інші способи змусити речовину поглинати та вивільняти теплову енергію.
Принцип іонокалорійного циклу
Метод, представлений у 2023 році дослідниками з Лабораторії ім. Лоуренса Берклі та Університету Каліфорнії в Берклі, використовує енергію, яка зберігається або вивільняється під час зміни фази матеріалу, наприклад, коли твердий лід перетворюється на рідку воду. При підвищенні температури блоку льоду він починає танути, поглинаючи тепло з навколишнього середовища та ефективно його охолоджуючи.
| Метод | Опис |
|---|---|
| Традиційне охолодження | Виведення тепла за допомогою рідини, яка випаровується в газ. |
| Іонокалорійне охолодження | Використання іонів для зміни фази рідини та охолодження оточуючого середовища. |
Експерименти та результати
Дослідники змоделювали теорію іонокалорійного циклу, щоб показати, як він може потенційно конкурувати з охолоджувачами, що використовуються сьогодні. Експерименти з використанням солі, виготовленої з йоду та натрію для розплавлення етиленкарбонату, продемонстрували можливість зменшення глобального потепління до негативного рівня, оскільки цей розчинник також використовується в літій-іонних акумуляторах і виробляється з вуглекислого газу.
Вимірювання температурного зміщення на 25 °C (45 °F) було зафіксовано при використанні менш ніж одного вольта заряду в експерименті, що перевищує результати інших калоричних технологій.
Виклики та перспективи
Дослідники наголошують на трьох ключових аспектах, які потрібно збалансувати: глобальний потенціал потепління охолоджувача, енергоефективність та вартість обладнання. Системи компресійного охолодження, які наразі використовуються, покладаються на гази з високим потенціалом глобального потепління, такі як різні гідрофторвуглеводи (HFC).
Країни, які підписали Кігальську угоду, зобов’язалися зменшити виробництво та споживання HFC щонайменше на 80% протягом наступних 25 років, і іонокалорійне охолодження може зіграти значну роль у цьому процесі.
Висновки та майбутні дослідження
Дослідники планують вивести технологію з лабораторії у практичні системи, які можуть бути використані в комерційних цілях, а згодом можуть бути адаптовані для опалення. Продовжуються дослідження різних солей, щоб визначити, які комбінації можуть бути найефективнішими для поглинання тепла з приміщень.
Ця революційна технологія, заснована на новому термодинамічному циклі, може стати основою для енергетичних рішень майбутнього, поєднуючи елементи з різних галузей. Наукові результати дослідження були опубліковані в журналі Science.