Поздоровайтесь с ионокалорическим охлаждением. Это новый способ снижения температуры, который может заменить существующие методы охлаждения вещей процессом, более безопасным и лучшим для планеты.
Типичные холодильные системы отводят тепло от помещения с помощью газа, который охлаждается по мере расширения на некоторое расстояние. Каким бы эффективным ни был этот процесс, некоторые из выбранных нами газов особенно вредны для окружающей среды.
Однако существует несколько способов заставить вещество поглощать и отдавать тепловую энергию.
Метод, разработанный исследователями из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли в США, использует преимущества накопления или высвобождения энергии при изменении фазы материала, например, когда твердый лед превращается в жидкую воду. .
Поднимите температуру глыбы льда, и она растает. Чего мы, возможно, не так легко замечаем, так это того, что плавление поглощает тепло из окружающей среды, эффективно охлаждая ее.
Один из способов заставить лед таять без нагрева — добавить несколько заряженных частиц или ионов. Посыпание дорог солью, чтобы предотвратить образование льда, является распространенным примером этого в действии. Ионокалорический цикл также использует соль для изменения фазы жидкости и охлаждения окружающей среды.
«Ландшафт хладагентов — это нерешенная проблема», — заявил в январе 2023 года инженер-механик Дрю Лилли из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли в Калифорнии. «Никто не смог успешно разработать альтернативное решение, которое охлаждает продукты, работает эффективно, безопасно и не наносит вреда окружающей среде».
«Мы думаем, что ионокалорический цикл может достичь всех этих целей, если его правильно реализовать».
Исследователи смоделировали теорию ионокалорического цикла, чтобы показать, как она потенциально может конкурировать или даже улучшать эффективность используемых сегодня хладагентов. Ток, проходящий через систему, перемещал бы в ней ионы, сдвигая точку плавления материала, чтобы изменить температуру.
Команда также провела эксперименты с использованием соли, приготовленной из йода и натрия, для плавления этиленкарбоната. Этот распространенный органический растворитель также используется в литий-ионных батареях и производится с использованием углекислого газа в качестве исходного материала. Это может сделать систему не только нулевой, но и отрицательной.
Температурный сдвиг на 25 градусов по Цельсию (45 градусов по Фаренгейту) был измерен за счет приложения заряда менее одного вольта в эксперименте, результат, который превосходит то, что до сих пор удавалось достичь с помощью других калорических технологий.
«Мы пытаемся сбалансировать три вещи: ПГП хладагента, энергоэффективность и стоимость самого оборудования», — сказал инженер-механик Рави Прашер из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.
«С первой попытки наши данные выглядят очень многообещающе по всем трем аспектам».
Системы сжатия пара, используемые в настоящее время в процессах охлаждения, основаны на газах с высоким ПГП, таких как различные гидрофторуглероды (ГФУ). Страны, подписавшие Кигалийскую поправку, обязались сократить производство и потребление ГФУ не менее чем на 80 процентов в течение следующих 25 лет, и ионокалорическое охлаждение может сыграть в этом важную роль.
Теперь исследователям необходимо перенести технологию из лаборатории в практические системы, которые можно использовать в коммерческих целях и которые можно масштабировать без каких-либо проблем. В конце концов, эти системы можно было использовать как для обогрева, так и для охлаждения.
«У нас есть этот совершенно новый термодинамический цикл и структура, которые объединяют элементы из разных областей, и мы показали, что они могут работать», — сказал Прашер.
«Теперь пришло время для экспериментов, чтобы проверить различные комбинации материалов и технологий для решения инженерных задач».
No comments:
Post a Comment