Ученые заново изобрели холодильники

Инженеры предложили новый способ охлаждения материалов.

Новый метод может стать экологически безопасной альтернативой традиционным способам. Технология, названная ионно-калорическим охлаждением, использует принцип, при котором тепло поглощается или выделяется при изменении фазы материала — например, когда лед превращается в воду.

Сегодня в холодильных установках обычно используется жидкость, которая испаряется и поглощает тепло, а затем снова превращается в жидкость, выделяя тепло. Однако многие хладагенты, применяемые для этих целей, вредят окружающей среде, так как содержат вещества с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП). Проблема заключается в том, что до сих пор не было найдено эффективного, безопасного и экологичного метода охлаждения, способного заменить старые технологии. Команда из лаборатории Лоуренса в Беркли полагает, что ионно-калорический цикл способен решить эту задачу.

В основе ионно-калорического цикла лежит добавление ионов в материал для снижения его температуры. Например, при добавлении соли к льду его температура понижается. В ионно-калорической системе ионы добавляются в вещество при помощи электрического тока, что приводит к его фазовым изменениям — материал поглощает или выделяет тепло, что создает эффект охлаждения.

Ученые создали модель ионно-калорического цикла и испытали его в лаборатории, используя соль из йода и натрия для плавления этиленкарбоната — вещества, которое также используется в литий-ионных батареях и производится с применением углекислого газа. Это может сделать новую систему не только безопасной для климата, но и помочь уменьшить его воздействие, снижая ПГП.

В эксперименте исследователям удалось понизить температуру на 25 градусов Цельсия при подаче напряжения менее одного вольта — это больше, чем достигалось ранее с помощью других калорических технологий. Дрю Лилли, инженер из лаборатории Лоуренса, объясняет, что разработка сочетает элементы разных областей и показывает высокую энергоэффективность. В будущем ионно-калорические системы могут быть полезны не только для охлаждения, но и для обогрева помещений.

Важным фактором является также экологическая безопасность. Сегодня во многих странах, подписавших Кигалийскую поправку, поставлена задача сократить использование гидрофторуглеродов (ГФУ), которые вносят значительный вклад в глобальное потепление. Ионно-калорический цикл, не использующий вредные вещества, может помочь достичь этой цели и заменить вредные хладагенты, обеспечивая высокую эффективность и минимальное влияние на природу.