Изследователи от Факултета по инженерни науки към Хонконгския университет за наука и технологии (HKUST) са разработили екологично устройство с рекордна ефективност на охлаждане. С повишаване на ефективността с над 48% новата еластокалорична технология открива обещаващ път за ускоряване на комерсиализацията на тази революционна технология и за справяне с екологичните предизвикателства, свързани с традиционните охладителни системи.

Традиционната технология за охлаждане чрез компресия на парите разчита на хладилни агенти, които имат висок потенциал за допринасяне за глобалното затопляне. Твърдотелните еластокалорични хладилни системи, базирани на латентната топлина при цикличния фазов преход на сплави с памет на формата (SMA), осигуряват екологична алтернатива с характеристиките си на хладилни SMA агенти без парникови газове, 100% рециклируеми и енергийноефективни. Въпреки това сравнително малкият температурен подем между 20 и 50 К, който е критичен показател за ефективността на охлаждащото устройство, за да може то да пренася топлина от нискотемпературен източник към високотемпературен радиатор, възпрепятства комерсиализацията на тази нова технология.

За да се справи с предизвикателството, изследователският екип, ръководен от проф. Сун Цинпин и проф. Яо Шухуай от катедрата по машинно и космическо инженерство, разработи многоматериално каскадно еластокалорично охлаждащо устройство, изработено от никел-титанови (NiTi) сплави с памет на формата, и счупи световния рекорд по ефективност на охлаждането.

Избрани са три NiTi сплави с различни температури на фазов преход, които да работят съответно в студения край, междинния край и горещия край. Чрез съгласуване на работните температури на всеки модул със съответните температури на фазов преход свръхпластичният температурен прозорец на цялото устройство беше разширен до над 100 К и всеки модул NiTi работеше в оптималния си температурен диапазон, което значително повиши ефективността на охлаждането. Многоматериалното каскадно еластолорично охлаждащо устройство постигна повишаване на температурата от 75 K от страна на водата, надминавайки предишния световен рекорд от 50.6 K.

Въз основа на успеха в разработването на еластокалорични охлаждащи материали и архитектури с много патенти и статии, публикувани във водещи списания, изследователският екип планира да продължи да разработва високоефективни сплави с памет на формата и устройства за еластокалорично охлаждане при отрицателни температури и високотемпературни приложения за изпомпване на топлина. Те ще продължат да оптимизират свойствата на материалите и да разработват високоенергийно ефективни охладителни системи, за да стимулират комерсиализацията на тази иновативна технология.

На охлаждането и отоплението на помещенията се падат 20% от общото потребление на електроенергия в света и според оценки на индустрията се очаква до 2050 г. да станат вторият по големина източник на глобално търсене на електроенергия.

Снимка: Unsplash/HKUST

Виж още: Петилетката за четири: Китай достигна предвидената за 2030 г. цел за чиста енергия