Cercetătorii au realizat o descoperire uriașă: tot ce știai despre refrigerare se poate schimba
Răcirea ionocalorică, o nouă modalitate de a reduce mercurul care are potențialul de a înlocui metodele existente cu ceva care este mai sigur și mai prietenos pentru planetă.
Sistemele de refrigerare tipice transportă căldura departe de un spațiu printr-un gaz care se răcește pe măsură ce se extinde la o anumită distanță. Oricât de eficient este acest proces, unele dintre gazele de alegere pe care le folosim sunt, de asemenea, deosebit de neprietenoase cu mediul.
Există, totuși, mai multe modalități prin care o substanță poate fi forțată să absoarbă și să reverse energie termică.
O nouă metodă dezvoltată de cercetătorii de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley și de la Universitatea din California, Berkeley, din SUA, profită de modul în care energia este stocată sau eliberată atunci când un material își schimbă faza, cum ar fi atunci când gheața solidă se transformă în apă lichidă.
Ridică temperatura unui bloc de gheață și acesta se va topi. Ceea ce s-ar putea să nu vedem atât de ușor este că topirea absoarbe căldura din împrejurimile sale, răcind-o eficient.
O modalitate de a forța gheața să se topească fără a fi nevoie să mărești căldura este să adaugi câteva particule încărcate sau ioni. Punerea de sare pe drumuri pentru a preveni formarea gheții este un exemplu comun al acestui lucru în acțiune. Ciclul ionocaloric folosește și sare pentru a schimba faza unui fluid și pentru a răci împrejurimile acestuia.
Un experiment interesant
„Peisajul agenților frigorifici este o problemă nerezolvată”, spune inginerul mecanic Drew Lilley, de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley din California. „Nimeni nu a dezvoltat cu succes o soluție alternativă care să răcească lucrurile, să funcționeze eficient, să fie sigură și să nu dăuneze mediului”.
„Credem că ciclul ionocaloric are potențialul de a îndeplini toate aceste obiective dacă este realizat în mod corespunzător”.
Cercetătorii au modelat teoria ciclului ionocaloric pentru a arăta cum ar putea să concureze sau chiar să îmbunătățească eficiența agenților frigorifici utilizați astăzi. Un curent care trece prin sistem ar muta ionii din acesta, schimbând punctul de topire al materialului pentru a schimba temperatura.
Echipa a efectuat, de asemenea, experimente folosind o sare făcută cu iod și sodiu, pentru a topi carbonatul de etilenă. Acest solvent organic comun este folosit și în bateriile litiu-ion și este produs folosind dioxid de carbon ca intrare. Acest lucru ar putea face ca sistemul nu doar GWP zero, ci şi GWP negativ.
O schimbare de temperatură de 25 de grade Celsius a fost măsurată prin aplicarea a mai puțin de un singur volt de încărcare în experiment, un rezultat care depășește ceea ce alte tehnologii calorice au reușit să obțină până acum.
„Există trei lucruri pe care încercăm să le echilibrăm: GWP-ul agentului frigorific, eficiența energetică și costul echipamentului în sine”, spune inginerul mecanic Ravi Prasher, de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley.
„De la prima încercare, datele noastre par foarte promițătoare în toate aceste trei aspecte.”
Sistemele de compresie a vaporilor utilizate în prezent în procesele de refrigerare se bazează pe gaze care au un GWP ridicat, cum ar fi diferite hidrofluorocarburi (HFC). Țările care s-au semnat la Amendamentul de la Kigali s-au angajat să reducă producția și consumul de HFC cu cel puțin 80% în următorii 25 de ani – iar răcirea ionocalorică ar putea juca un rol major în acest sens.
Acum, cercetătorii trebuie să scoată tehnologia din laborator și în sisteme practice care pot fi utilizate comercial și care se extind fără probleme. În cele din urmă, aceste sisteme ar putea fi folosite atât pentru încălzire, cât și pentru răcire.
„Avem acest nou ciclu termodinamic și cadru care reunește elemente din diferite domenii și am demonstrat că poate funcționa”, spune Prasher.
„Acum, este timpul pentru experimentare pentru a testa diferite combinații de materiale și tehnici pentru a face față provocărilor de inginerie.”