Американські дослідники винайшли новий іонокалорійний спосіб охолодження, який може знизити рівень ртуті та зменшити шкідливі викиди в атмосферу. Розробка може замінити наявні методи на більш безпечну для екології та планети. Про це пише Science.
Американські дослідники винайшли новий іонокалорійний спосіб охолодження, який може знизити рівень ртуті та зменшити шкідливі викиди в атмосферу. Розробка може замінити наявні методи на більш безпечну для екології та планети. Про це пише Science.
Типові холодильні системи відводять тепло з приміщення за допомогою газу, який охолоджується, розширюючись на певну відстань. Попри ефективність цього процесу, деякі гази, які використовуються, також є особливо шкідливими для навколишнього середовища.
Дослідники Національної лабораторії імені Лоуренса Берклі та Університету Каліфорнії в Берклі в США використали в розробці переваги способу накопичення або вивільнення енергії, коли матеріал змінює фазу.
«Холодоагенти є невирішеною проблемою, — каже інженер-механік Дрю Ліллі з Національної лабораторії Лоуренса Берклі в Каліфорнії. — Ніхто не розробив альтернативного рішення, яке охолоджує речі, працює ефективно, є безпечним і не завдає шкоди навколишньому середовищу».
Коли твердий лід перетворюється на рідку воду, його температура підвищується. Але при цьому плавлення поглинає тепло з навколишнього середовища, ефективно охолоджуючи його.
Для того, щоб змусити лід розтанути, не підвищуючи його температуру, треба додати кілька заряджених частинок або іонів. Такий самий ефект має посипання солі на дорогах для запобігання утворенню льоду. Іонокалорійний цикл також використовує сіль для зміни фази рідини та охолодження її середовища.
Струм, що проходить через систему, переміщатиме іони в ній, зміщуючи точку плавлення матеріалу, змінюючи температуру.
Команда також провела експерименти з використанням солі, виготовленої з йоду та натрію, для розплавлення етиленкарбонату. Цей звичайний органічний розчинник також використовується в літій-іонних батареях і виробляється за допомогою вуглекислого газу як вихідної речовини. Це може зробити систему не просто GWP (Global warming potential — потенціал глобального потепління) нульовим, але GWP негативним.
Температурний зсув на 25 градусів за Цельсієм (45 градусів за Фаренгейтом) був виміряний шляхом застосування менше одного вольта заряду в експерименті, результат, який перевищує те, чого вдалося досягти іншим технологіям калорійності.
«Є три речі, які ми намагаємося збалансувати: GWP холодоагенту, енергоефективність і вартість самого обладнання», — говорить інженер-механік Раві Прашер із Національної лабораторії Лоуренса Берклі.
Системи стиснення парів, які зараз використовуються в холодильних процесах, покладаються на гази з високим ПГП, як-от різні гідрофторвуглеці (ГФУ). Країни, які підписали поправку Кігалі, зобов’язалися скоротити виробництво та споживання ГФУ щонайменше на 80% протягом наступних 25 років — й іонокалорійне охолодження може зіграти в цьому важливу роль.
Тепер дослідникам потрібно перенести технологію з лабораторії на практичні системи, які можна використовувати в комерційних цілях і без проблем розширювати. Згодом ці системи можна було б використовувати як для опалення, так і для охолодження.
«У нас є абсолютно новий термодинамічний цикл і структура, яка об’єднує елементи з різних галузей, і ми показали, що це може працювати», — говорить Прашер.
Він зазначив, що тепер настав час для експериментів, щоби перевірити різні комбінації матеріалів і технік, щоби відповідати інженерним викликам.
