Vědci vyvinuli novou revoluční metodu chlazení známou jako iontové kalorické chlazení, která by mohla poskytnout bezpečnější a ekologičtější alternativu k tradičním systémům. Tento průlom, vedený výzkumníky z Lawrence Berkeley National Laboratory a University of California, Berkeley, by mohl způsobit revoluci ve způsobu chlazení všeho od domácností po průmyslové procesy.
Problémy moderního chlazení
Tradiční chlazení spoléhá na kapaliny, které absorbují teplo odpařováním a uvolňují ho kondenzací – účinný proces, který často používá škodlivá chladiva. Mnoho z těchto látek má vysoký potenciál globálního oteplování (GWP), což přispívá ke změně klimatu. Dodatek z Kigali zavazuje země k prudkému snížení produkce těchto škodlivých fluorovaných uhlovodíků (HFC), čímž vzniká naléhavá potřeba životaschopných alternativ.
Jak funguje iontové kalorické chlazení
Ionokalorické chlazení využívá absorpci nebo uvolňování tepla, ke kterému dochází, když materiál mění fázi, například když taje led. Na rozdíl od tradičních metod se nespoléhá na odpařování nebo kompresi. Místo toho používá ionty (nabité částice) k řízení bodu tání materiálu. Přidávání soli na silnice v zimě, aby se zabránilo tvorbě ledu, je známým příkladem tohoto principu v praxi.
Základní myšlenkou je cyklování fáze kapaliny pomocí elektrického proudu k pohybu iontů, čímž se účinně posouvá teplota. Výzkumníci testovali tento přístup pomocí solí jódu a sodíku s ethylenkarbonátem, rozpouštědlem používaným také v lithium-iontových bateriích. Je pozoruhodné, že tento systém může být „negativní GWP“, protože výroba ethylenkarbonátu používá jako surovinu oxid uhličitý.
Klíčové výsledky a výkon
Experimenty prokázaly teplotní posun o 25 °C (45 °F) při použití méně než jednoho voltu náboje, čímž překonaly ostatní „kalorické“ technologie (které se spoléhají na tepelné změny v materiálech). Studie publikovaná v časopise Science ukazuje, že tento cyklus se může vyrovnat nebo dokonce překročit výkon moderních chladiv.
Škálování a budoucí vývoj
Největší výzvou je nyní přesun této technologie z laboratoře do komerční životaschopnosti. Vědci aktivně testují různé kombinace solí, aby optimalizovali výkon. Samostatná skupina již zveřejnila výsledky vysoce účinného systému využívajícího dusičnanové soli, které jsou zpracovávány pomocí elektrických polí a membrán.
„Máme zcela nový termodynamický cyklus a rámec, který kombinuje prvky z různých oblastí, a ukázali jsme, že to funguje,“ řekl Prasher. “Nyní je čas na experimentování k testování různých kombinací materiálů a metod k řešení technických problémů.”
Tento výzkum představuje významný krok směrem k udržitelným řešením chlazení. Pokud se iontové kalorické chlazení úspěšně rozšíří, může nejen splnit, ale i překročit stávající normy pro účinnost, bezpečnost a dopad na životní prostředí.
