Разработана новая технология — ионокалорическое охлаждение

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли Министерства энергетики США экспериментируют с созданием нового калорического охладителя.

Известны различные виды “калорического” охлаждения. Для манипулирования твердыми материалами таким образом, чтобы они поглощали или выделяли тепло, применяется магнетизм, давление, механическая деформация и электрические поля.

Новая технология, которую назвали ионокалорическим охлаждением, использует преимущества фазового перехода: энергия поглощается или выделяется, когда рабочее вещество изменяет фазовое состояние. При этом движущей силой в ионокалорическом цикле является поток ионов (электрически заряженных атомов или молекул).

Проходящий через систему поток ионов изменяет температуру плавления материала. При плавлении материал поглощает тепло из окружающей среды, а при снятии напряжения, материал затвердевает и отдает тепло обратно.

Ученые лаборатории Беркли подсчитали, что разрабатываемый способ может конкурировать по эффективности с современными парокомпрессионными системами.

В экспериментальных демонстрациях команда использовала соль, полученную из йода и натрия, и этиленкарбонат (органический растворитель, используемым в литий-ионных батареях). Первый эксперимент показал изменение температуры на 25 ºC с использованием напряжения менее 1 В, что является существенным показателем.

«Использование такого материала, как этиленкарбонат, на самом деле может быть углеродно-отрицательным, потому что вы производите его, используя углекислый газ в качестве сырья», —прокомментировал Дрю Лилли, аспирант-исследователь лаборатории Беркли и кандидат наук Калифорнийского университета в Беркли, который руководил исследованием.

Исследователи надеются, что однажды этот метод сможет обеспечить эффективный нагрев и охлаждение и привести к поэтапному отказу от традиционных парокомпрессионных систем.

Использование хладагентов — это нерешенная проблема: никто не смог успешно разработать альтернативное решение, которое охлаждает продукты, работает эффективно, безопасно и не наносит вреда окружающей среде. Мы считаем, что ионокалорический цикл имеет потенциал для достижения всех этих целей, если его реализовать надлежащим образом.

— сказал Дрю Лилли.

Коллега Лилли Рави Прашер, научный сотрудник отдела энергетических технологий Berkeley Lab и адъюнкт-профессор машиностроения Калифорнийского университета в Беркли, сказал: «Мы пытаемся сбалансировать три вещи: ПГП хладагента, энергоэффективность и стоимость самого оборудования. С первой попытки наши данные выглядят очень многообещающими по всем трем этим аспектам».

«У нас есть совершенно новый термодинамический цикл и структура, которые объединяют элементы из разных областей, и мы показали, что это может работать», — сказал Прашер. «Теперь пришло время для экспериментов, чтобы протестировать различные комбинации материалов и технологий для решения инженерных задач».