Китайские ученые использовали n-алканы в качестве холодильных агентов (хладагентов). Новый метод перспективен для разработки экологически чистой технологии охлаждения. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Фреоны (хладоны) — это традиционные хладагенты, способные как поглощать тепло извне, так и выделять его. По своей природе они являются сильным парниковым газом, наносящим серьезный вред окружающей среде. Именно поэтому исследователи ищут новые, более безопасные методы охлаждения. Так, в последнее время набирает популярность барокалорическое охлаждение — многообещающая экологичная технология. Однако она обладает рядом минусов, которые мешают практическому применению (например, высокое рабочее давление и низкая тепловая характеристика).
Исследовательская команда обнаружила новые характеристики барокалорического охлаждения в n-алканах. При приложении низкого давления около 50 мегапаскалей очень сильно изменяется энтропия ~ 700 Дж/(кг*К). Полученный эффект сравним с эффектом коммерческих хладагентов на основе фреона. Он в три раза превышает заявленные значения для материалов, работающих под тем же давлением. Кроме того, адиабатическое изменение температуры, обусловленное этим давлением, также достигает крайне высоких показателей.
Исследователи дополнительно изучили механизмы барокалорического охлаждения, в том числе комбинационное рассеяние света и молекулярную динамику. Результаты показали, что давление, оказываемое на жидкое состояние, подавляет скручивание и случайные тепловые движения молекулярных цепей. Все это приводит к снижению конфигурационной энтропии. Когда давление будет достаточно сильным, энтропия окажется полностью подавлена и вызовет сильнейший барокалорический эффект.
Результаты исследования показывают, что n-алканы являются крайне перспективными хладагентами.
Это безопасно, экологично, при этом отличается низкой стоимостью. В современных исследованиях холодильной техники, как правило, используются материалы с твердотельным фазовым переходом. Теперь у нас есть будущее с материалами с твердожидкостным фазовым переходом.
— говорит Линь Цзяньчао, автор исследования из Хэфэйского института физических наук (Китай).
Источник: inscience.news
