Американские исследователи изобрели новый ионокалорийный способ охлаждения, который может снизить уровень ртути и уменьшить выбросы в атмосферу. Разработка может заменить существующие методы более безопасной для экологии и планеты. Об этом пишет Science.
Американские исследователи изобрели новый ионокалорийный способ охлаждения, который может снизить уровень ртути и уменьшить выбросы в атмосферу. Разработка может заменить существующие методы более безопасной для экологии и планеты. Об этом пишет Science.
Типовые холодильные системы отводят тепло из помещения с помощью охлаждаемого газа, расширяясь на определенное расстояние. Несмотря на эффективность этого процесса, некоторые используемые газы также особенно вредны для окружающей среды.
Исследователи Национальной лаборатории имени Лоуренса Беркли и Университета Калифорнии в Беркли в США использовали в разработке преимущества способа накопления или высвобождения энергии, когда материал изменяет фазу.
«Хладагенты являются нерешенной проблемой, — говорит инженер-механик Дрю Лилли из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии. — Никто не разработал альтернативное решение, которое охлаждает вещи, работает эффективно, безопасно и не наносит вред окружающей среде».
Когда твердый лед превращается в жидкую воду, его температура увеличивается. Но при этом плавление поглощает тепло из окружающей среды, эффективно охлаждая его.
Для того чтобы заставить лед растаять, не повышая его температуру, нужно добавить несколько заряженных частиц или ионов. Такой же эффект имеет посыпание соли на дорогах для предотвращения образования льда. Ионокалорийный цикл также использует соль для изменения фазы жидкости и охлаждения ее среды.
Проходящий через систему ток будет перемещать ионы в ней, смещая точку плавления материала, изменяя температуру.
Команда также провела эксперименты с использованием соли из йода и натрия для расплавления этиленкарбоната. Этот обычный органический растворитель также используется в литий-ионных батареях и производится с помощью углекислого газа в качестве исходного вещества. Это может сделать систему не просто GWP (Global warming potential — потенциал глобального потепления) нулевым, но GWP отрицательным.
Температурный сдвиг на 25 градусов по Цельсию (45 градусов по Фаренгейту) был измерен путем применения менее одного вольта заряда в эксперименте, результат, превышающий то, чего удалось добиться другим технологиям калорийности.
«Есть три вещи, которые мы пытаемся сбалансировать: GWP-хладагента, энергоэффективность и стоимость самого оборудования», — говорит инженер-механик Рави Прашер из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.
Системы сжатия паров, которые используются в холодильных процессах, возлагаются на газы с высоким ПГП, такие, как различные гидрофторуглероды (ГФУ). Страны, подписавшие поправку Кигали, обязались сократить производство и потребление ГФУ как минимум на 80% в течение следующих 25 лет — и ионокалорийное охлаждение может сыграть в этом немаловажную роль.
Теперь исследователям следует перенести технологию из лаборатории на практические системы, которые можно использовать в коммерческих целях и без проблем расширять. Впоследствии эти системы можно было использовать как для отопления, так и для охлаждения.
«У нас есть совершенно новый термодинамический цикл и структура, объединяющая элементы из разных отраслей, и мы показали, что это может работать», — говорит Прашер.
Он отметил, что теперь пора для экспериментов, чтобы проверить различные комбинации материалов и техник, чтобы соответствовать инженерным вызовам.
