Вчені розробили новий метод охолодження

Додавання солі на дорогу перед снігопадом змінює умови утворення ожеледиці. Дослідники Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі (Berkeley Lab) Міністерства енергетики застосували цю базову концепцію для розробки нового методу нагрівання та охолодження. Метод отримав назву «іонокалорійне охолодження».

 

Дослідники сподіваються, що іонокалорійне охолодження колись допоможе замінити холодоагенти з високим потенціалом глобального потепління та забезпечить ефективне та безпечне охолодження та опалення будинків.

 

Іонокалорійне охолодження використовує переваги того, як енергія або тепло зберігається або вивільняється, коли матеріал змінює фазу, наприклад змінюючи твердий лід на рідку воду. Під час плавлення матеріал поглинає тепло з навколишнього середовища, а при затвердінні він виділяє тепло. Іонокалорійний цикл викликає цю фазу та зміну температури через потік іонів, які утворюються із солі.

 

Дослідники сподіваються, що одного разу цей метод зможе забезпечити ефективне опалення та охолодження, на яке припадає більше половини енергії, що використовується в будинках, і допоможе поступово відмовитися від поточних систем «компресії пари», які використовують гази з високим потенціалом глобального потепління як холодоагенти. 

      

«Холодоагенти є невирішеною проблемою: ніхто не розробив альтернативного рішення, яке охолоджує, працює ефективно, є безпечним і не завдає шкоди навколишньому середовищу», — сказав Дрю Ліллі (Drew Lilley), аспірант лабораторії в Берклі та доктор філософії в Каліфорнійському університеті в Берклі, який керував дослідженням. 

 

Новий іонокалорійний цикл приєднується до кількох інших видів «калорійного» охолодження, які включають магнетизм, тиск, розтягування та електричні поля для маніпулювання твердими матеріалами, щоб вони поглинали або виділяли тепло. Іоннокалорійне охолодження відрізняється використанням іонів для перетворення твердої фази на рідку. Використання рідини має додаткову перевагу, оскільки робить матеріал придатним для перекачування, що полегшує відведення тепла в систему або з неї – те, з чим важко справляється твердотільний охолоджувач.

 

Вчені підрахували, що іонокалорійний цикл може конкурувати або навіть перевищувати ефективність газоподібних холодоагентів, які є в більшості сучасних систем.

 

Вони також продемонстрували техніку експериментальн, використавши  сіль, отриману з йоду та натрію, поряд із етиленкарбонатом, поширеним органічним розчинником, який використовується в літій-іонних батареях.

 

«Існує потенціал для холодоагентів, які мають не просто нульовий потенціал глобального потепління (ПГП), а негативний ПГП, — сказав Ліллі. - Використання такого матеріалу, як етиленкарбонат, насправді може мати вуглець-негативне значення, оскільки ви виробляєте його, використовуючи в якості вихідного матеріалу вуглекислий газ. Це може дати нам місце для використання CO2 із уловлювання вуглецю».

 

Струм, що проходить через систему, переміщує іони, змінюючи температуру плавлення матеріалу. Коли він плавиться, матеріал поглинає тепло з навколишнього середовища, а коли іони видаляються і матеріал твердне, він віддає тепло назад. Перший експеримент показав зміну температури на 25 градусів за Цельсієм, використовуючи менше ніж один вольт, що є більшим підвищенням температури, ніж продемонстрували інші калорійні технології.

 

У той час як калорійні методи часто обговорюються з точки зору їх охолоджувальної потужності, цикли також можуть бути використані для таких застосувань, як нагрівання води або промислове опалення. Команда  продовжує роботу над прототипами, щоб визначити, як ця техніка може масштабуватися.