Существующие холодильные технологии, как правило, основываются на отводе тепла с помощью жидкостей, которые испаряются и конденсируются в замкнутых трубках. Этот процесс, хотя и эффективный, часто использует материалы, наносящие вред окружающей среде. Исследование опубликовано в журнале Science.
![]()
Фото из открытых источников
Исследователи из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Калифорнийского университета в Беркли разработали метод, основанный на изменении фаз вещества. Как показывает опыт, лёд, тая, поглощает тепло из окружающей среды, что делает его естественным охладителем. Но как заставить лёд таять без повышения температуры? Ответ прост: добавление ионов.
Этот принцип лежит в основе ионокалорического цикла, который использует соль для изменения состояния жидкости и охлаждения окружающей среды. Инженер-механик Дрю Лилли подчеркивает, что проблема с хладагентами остаётся нерешённой, и ионокалорический цикл может стать долгожданным решением, которое будет безопасным и эффективным.
Команда исследователей смоделировала теорию ионокалорического цикла и провела эксперименты с использованием соли, состоящей из йода и натрия, для плавления этиленкарбоната. Этот органический растворитель, применяемый в литий-ионных аккумуляторах, может быть произведён с использованием углекислого газа, что делает систему не просто нейтральной по потенциалу глобального потепления, но и потенциально отрицательной.
Результаты экспериментов впечатляют: при подаче заряда менее одного вольта удалось достичь изменения температуры на 25 градусов Цельсия. Этот успех ставит ионокалорическое охлаждение на один уровень с современными технологиями, а в некоторых аспектах даже превосходит их.
«Мы стремимся сбалансировать три ключевых фактора: потенциал глобального потепления хладагента, энергоэффективность и стоимость оборудования», — отмечает инженер Рави Прашер. «Первые результаты выглядят многообещающе».
Теперь учёные стоят перед задачей переноса технологии из лаборатории в практическое применение. В конечном счете ионокалорическое охлаждение может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения, открывая новые возможности в области термодинамики.
«Мы разработали совершенно новый термодинамический цикл, который объединяет элементы из разных областей», — подводит итог Прашер. «Теперь нам необходимо провести дополнительные эксперименты для поиска оптимальных решений».
