Запознайте се с йонокалоричното охлаждане. Това е нов начин за понижаване на температурите, който има потенциал да замести съществуващите методи за охлаждане с процес, който е по-безопасен и по-добър за планетата.

Типичните охладителни системи отнемат топлината от дадено пространство чрез течност, която абсорбира топлината, докато се изпарява в газ, който след това се транспортира през затворена тръба и се кондензира обратно в течност. Колкото и ефективен да е този процес, някои от избраните материали, които използваме като хладилни агенти, са особено вредни за околната среда. Съществува обаче повече от един начин, по който дадено вещество може да бъде принудено да абсорбира и отделя топлинна енергия.

Метод, разработен от изследователи от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ и Университета на Калифорния, се възползва от начина, по който енергията се съхранява или освобождава, когато материалът променя фазата си, като например когато твърдият лед се превръща в течна вода.

Повишете температурата на блок лед, и той ще се стопи. Това, което може да не забележим толкова лесно, е, че топенето абсорбира топлина от околната среда, като ефективно я охлажда.

Един от начините да се принуди ледът да се стопи, без да е необходимо да се повишава температурата, е да се добавят няколко заредени частици или йони. Полагането на сол по пътищата, за да се предотврати образуването на лед, е често срещан пример за това в действие. Йонокалоричният цикъл също използва сол, за да промени фазата на течността и да охлади околната среда.

„Проблемът с хладилните агенти все още не е решен“, заявява машинният инженер Дрю Лили от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“. „Никой не е успял да разработи алтернативно решение, което да охлажда, да работи ефективно, да е безопасно и да не вреди на околната среда. Смятаме, че йонокалоричният цикъл има потенциал да постигне всички тези цели, ако бъде реализиран по подходящ начин.“

Изследователите моделираха теорията за йонокалоричния цикъл, за да покажат как той би могъл да се конкурира със или дори да подобри ефективността на използваните днес хладилни агенти. Токът, преминаващ през системата, би движил йоните в нея, променяйки точката на топене на материала, за да промени температурата.

Екипът проведе и експерименти със сол, произведена от йод и натрий, за да стопи етилен карбонат. Този обичаен органичен разтворител се използва и в литиево-йонните батерии и се произвежда с помощта на въглероден диоксид. Това би могло да направи системата не само с нулев GWP (потенциал за глобално затопляне), но и с отрицателен GWP.

В експеримента беше измерена температурна промяна от 25 градуса Целзий чрез прилагане на по-малко от един волт заряд – резултат, който надхвърля постигнатото досега от други калорични технологии.

„Има три неща, които се опитваме да балансираме: GWP на хладилния агент, енергийната ефективност и цената на самото оборудване“, каза машинният инженер Рави Прашър от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“.

„Още от първия опит нашите данни изглеждат много обещаващи по всичките три аспекта.“

Системите за компресиране на пари, които се използват в момента в процесите на охлаждане, разчитат на газове с висок GWP, като различни хидрофлуоровъглеводороди.

Страните, които са подписали Добавката от Кигали (международно споразумение от 2016 г. към Монреалския протокол, което има за цел постепенно да намали производството и потреблението на флуоровъглеводороди), са се ангажирали да намалят производството и потреблението на HFC с най-малко 80% през следващите 25 години – и йонокалоричното охлаждане може да играе важна роля в това. Сега изследователите трябва да изнесат технологията от лабораторията и да я приложат в практични системи, които могат да се използват търговски и да се разширяват без проблеми. В крайна сметка тези системи биха могли да се използват както за отопление, така и за охлаждане.

Снимка: Unsplash/Jenny Nuss/Berkeley Lab

Виж още: 600 000 служители в Amazon ще бъдат заменени от роботи, без да се споменава думата изкуствен интелект, защото не е удобна