Вчені у США винайшли абсолютно новий спосіб охолодження

Вчені у Сполучених Штатах винайшли абсолютно новий спосіб охолодження речей. Це іонокалорійне охолодження, яке може замінити існуючі методи та буде безпечнішим та більш екологічним.

Як пише видання Science Alert з посиланням на дослідження вчених, оприлюднене в науковому журналі Science, науковці з Національної лабораторії Лоуренса Берклі та Університету Каліфорнії в Берклі змогли віднайти спосіб, який допомагає змусити речовину поглинати та віддавати теплову енергію.

Цей метод іонокалорійного 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 (електрично заряджених атомів або молекул), які походять із солі.

Дослідники сподіваються, що одного дня цей метод зможе забезпечити ефективне опалення та охолодження, на яке припадає більша частина енергії, що використовується в будинках, і допоможе поступово відмовитися від поточних систем "компресії пари", які використовують гази з високим потенціалом глобального потепління як холодоагенти. Іонокалорійне охолодження усуне ризик витоку таких газів в атмосферу шляхом заміни їх твердими та рідкими компонентами.

Інженер-механік Дрю Ліллі з Національної лабораторії Лоуренса Берклі зауважив, що проблема з холодоагентом — невирішена проблема: "Ніхто не розробив альтернативного рішення, що могло б охолоджувати речі, працювати ефективно, та при цьому бути безпечним і не забруднювати навколишнє середовище".

"Ми вважаємо, що іонокалорійний цикл має потенціал для досягнення всіх цих цілей, якщо його впроваджувати належним чином", – зауважив науковець.

Дослідники змоделювали теорію іонокалорійного циклу, щоб показати, як вона потенційно може конкурувати з холодоагентами, які використовуються сьогодні, або навіть підвищити їх ефективність. Струм, що протікає через систему, міг би переміщувати іони в ній та зміщувати точку плавлення матеріалу, змінюючи температуру.

Команда вчених також провела експерименти з використанням солі йоду та натрію для розплавлення етиленкарбонату. Цей звичайний органічний розчинник також використовується в літій-іонних батареях і виготовляється з використанням вуглекислого газу як сировини. Це може зробити систему не тільки з нульовим GWP (потенціал глобального потепління)], але й негативним показником.

Тож дослідники домоглися температурного зсуву на 25 градусів за Цельсієм – його виміряли шляхом застосування менш як одного вольта заряду. Й результат перевершив те, що було досягнуто іншими технологіями калорійності раніше.

"Є три речі, які ми намагаємося збалансувати: GWP холодоагенту, енергоефективність і вартість самого обладнання", — зауважив Раві Прашер – інженер-механік з Національної лабораторії Лоуренса Берклі.

"З першої спроби наші дані виглядають дуже багатообіцяючими щодо всіх трьох аспектів", – додав він.

Науковці пояснили, що системи стиснення парів, які зараз використовуються в холодильних процесах, базуються на газах з високим GWP. Країни, які підписали Кігалійську поправку (15 жовтня 2016 року у м. Кігалі на XXVIII Нараді Сторін Монреальського протоколу щодо речовин, що руйнують озоновий шар (Монреальський протокол) було досягнуто угоду про поетапне скорочення споживання гідрофторвуглеців) зобов’язалися скоротити виробництво та споживання ГФВ щонайменше на 80 відсотків протягом наступних 25 років. Тож, вважають науковці, іонокалорійне охолодження може зіграти в цьому важливу роль.

Тепер дослідники будуть пробувати вивести технологію з лабораторії на практичні системи, які можна використовувати комерційно та легко розширювати. Ці системи можна буде використовувати як для опалення, так і для охолодження. Науковці отримали попередній патент на іонно-калорійний цикл охолодження, і технологія тепер доступна для ліцензування.

Читайте також: вчені розповіли, як холод загрожує тілу, коли падає температура в приміщенні.

Бажаєте отримувати найактуальніші новини про війну та події в Україні – підписуйтесь на наш Телеграм-канал!