Запознайте с йонокалоричното охлаждане. Това е нов начин за понижаване на температурите с потенциал да замени съществуващите методи за охлаждане с процес, който е по-безопасен и по-добър за планетата.
Типичните хладилни системи отвеждат топлината далеч от пространството чрез флуид, който абсорбира топлината, докато тя се изпарява в газ, който след това се транспортира през затворена тръба и се кондензира обратно в течност. Колкото и ефективен да е този процес, някои от избраните материали, които използваме като хладилни агенти, са особено вредни за околната среда.
Има обаче повече от един начин, по който едно вещество може да бъде принудено да абсорбира и отделя топлинна енергия.
Още: Смяната на времето предстои: Как да я преживеем по-безболезнено?
Повече за новия метод
Метод, разработен през 2023 г. от изследователи от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ и Калифорнийския университет в Бъркли, използва начина, по който енергията се съхранява или освобождава, когато материалът промени фазата си, например когато твърдият лед се превърне в течна вода.
Повишете температурата на блок лед и той ще се стопи. Това, което може би не виждаме толкова лесно, е, че топенето абсорбира топлина от околната среда, като ефективно го охлажда.
Един от начините да се принуди ледът да се стопи, без да е необходимо да се увеличава температурата, е да се добавят няколко заредени частици или йони. Поръсването на сол по пътищата, за да се предотврати образуването на лед, е често срещан пример за това в действие. Йонокалоричният цикъл също използва сол, за да промени фазата на флуида и да охлади околната среда.
Още: В търсене на друго: Учени с изненадващо откритие за женския мозък
„Никой не е разработил успешно алтернативно решение, което да охлажда нещата, да работи ефективно, да е безопасно и да не вреди на околната среда. Смятаме, че йонокалоричният цикъл има потенциала да постигне всички тези цели, ако бъде реализиран по подходящ начин.“ Това каза машинният инженер Дрю Лили от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“ в Калифорния.
Изследователите моделирали теорията на йонокалоричния цикъл, за да покажат как той би могъл потенциално да се конкурира или дори да подобри ефективността на хладилните агенти, използвани днес. Ток, преминаващ през системата, би преместил йоните в нея, измествайки точката на топене на материала, за да промени температурата.
Екипът също така провел експерименти, използвайки сол, направена с йод и натрий, за да разтопи етиленкарбонат. Този често срещан органичен разтворител се използва и в литиево-йонните батерии и се произвежда с помощта на въглероден диоксид като вход. Това би могло да направи системата не само с нулев принос към глобалното затопляне, но и с отрицателен.
Температурна промяна от 25 градуса по Целзий е измерена чрез прилагане на заряд по-малко от един волт в експеримента, резултат, който надхвърля постигнатото досега с други калорични технологии.
„Опитваме се да балансираме три неща: потенциала на глобално затопляне (GWP) на хладилния агент, енергийната ефективност и цената на самото оборудване“, каза машинният инженер Рави Прашър от Националната лаборатория „Лорънс Бъркли“.
„От първия опит нашите данни изглеждат много обещаващи и по трите аспекта.“
Бъдещето на охлаждането
Системите за компресия на пари, използвани понастоящем в хладилните процеси, разчитат на газове с висок GWP, като например различни хидрофлуоровъглеводороди (HFC).
Държавите, подписали изменението от Кигали, са се ангажирали да намалят производството и потреблението на HFC с поне 80 процента през следващите 25 години – и йонокалоричното охлаждане може да играе основна роля в това.
Сега изследователите трябва да изведат технологията от лабораторията и да я внедрят в практически системи, които могат да се използват комерсиално и да се мащабират без никакви проблеми. В крайна сметка тези системи биха могли да се използват както за отопление, така и за охлаждане.
Текущите изследвания се фокусират върху различни соли, за да се види кои комбинации биха могли да бъдат най-ефективни за извличане на топлина от дадено пространство. През 2025 г. международен екип от изследователи публикува резултатите от своето проучване върху високоефективна версия, използваща соли на нитратна основа, които са били рециклирани с помощта на електрически полета и мембрани. Това е точно това, до което Прашър и екипът му са очаквали да доведе изследването им.
„Разполагаме с този чисто нов термодинамичен цикъл и рамка, която обединява елементи от различни области и показахме, че може да работи“, каза Прашър.
„Сега е време за експерименти, за да се тестват различни комбинации от материали и техники, за да се посрещнат инженерните предизвикателства.“
Изследването е публикувано в Science.
