Идеальный холодильник. Ученые нашли принципиально новый способ охлаждения

Стандартные холодильные системы работают с помощью газа, который охлаждается по мере расширения. Этот способ является чрезвычайно эффективным, однако газы, которые используются в нем чрезвычайно вредны для окружающей среды, пишет Science Alert.

В новом исследовании группа ученых из Национальной лаборатории Лоуренса и Калифорнийского университета в Беркли сосредоточились на изобретении принципиально нового способа охлаждения, который был бы не только эффективен и менее затратен, но и оставался более дружественным для окружающей среды.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Новый метод, разработанный исследователями, называется ионокалорическим охлаждением — в нем используются преимущества накопления и высвобождения энергии во время изменения фазы материала, например, когда вода переходит из твердого состояния в жидкое.

По словам инженера-механика Дрю Лилли, одним из способов заставить лед таять без нагрева — добавить несколько заряженных частиц или ионов. Распространенным примером этого в действии является посыпание льда солью зимой — по сути ионокалорический цикл также использует соль для изменения фазы жидкости и охлаждения окружающей среды.

На сегодня ландшафт хладогенов является одной из наиболее серьезных неразрешенных проблем. До сих пор никому не удавалось создать альтернативное решение, которые бы охлаждало продукты столь же эффективно и при этом было безопасным и не наносило вреда окружающей среде.

Исследователи предполагают, что именно ионокалорический цикл может помочь достичь всех этих целей, однако основной задачей является его правильная реализация. В ходе исследования ученые разработали теорию ионокалорического цикла, чтобы продемонстрировать, как она потенциально может конкурировать, а возможно и превзойти используемые сегодня системы охлаждения.

Ученые разработали модель, в которой ток, проходящий через систему, перемещал бы в ней ионы, тем самым сдвигая точку плавления материала, чтобы изменить температуру. Позже исследователи подтвердили теорию лабораторными экспериментами с использованием соли (приготовленной из йода и натрия). Отметим, что данный органический растворитель используется в литий-ионных батареях и производится с использованием углерода в качестве исходного материала. В результате данный подход может не только сделать систему нулевой, но и отрицательной.

В ходе экспериментов ученым удалось воспроизвести сдвиг температуры на 25 градусов по Цельсию за счет менее одного вольта заряда электричества. Данный результат превосходит что-либо, чего удавалось достичь ученым с помощью других технологий.

По словам другого инженера-механика Рави Прашера, их с коллегами основной задачей было сбалансировать три вещи:

• потенциал глобального потепления хладогена;
• энергоэффективность;
• стоимость оборудования.

Уже с первой попытки данные исследователей выглядят многообещающими. Исследователи отмечают, что в дальнейшем им потребуется перенести технологию из лаборатории в практические системы, которые можно было бы масштабировать и использовать в коммерческих целях. Ученые также отмечают, что их новую технологию можно будет использовать не только для охлаждения, но и для подогрева.

Ранее Фокус писал о том, как долго холодильник и морозилка держат минусовую температуру, если отключили электричество.