Įprastinės šaldymo sistemos šilumą iš patalpos išnešioja dujomis, kurios, plėsdamosi tam tikru atstumu, atvėsta. Kad ir koks veiksmingas būtų šis procesas, kai kurios mūsų naudojamos pasirinktos dujos taip pat yra itin nedraugiškos aplinkai. Tačiau yra daugiau nei vienas būdas, kaip medžiaga gali būti priversta sugerti ir atiduoti šilumos energiją, teigia naują metodą išradę mokslininkai.
Įprastinės šaldymo sistemos šilumą iš patalpos išnešioja dujomis, kurios, plėsdamosi tam tikru atstumu, atvėsta. Kad ir koks veiksmingas būtų šis procesas, kai kurios mūsų naudojamos pasirinktos dujos taip pat yra itin nedraugiškos aplinkai. Tačiau yra daugiau nei vienas būdas, kaip medžiaga gali būti priversta sugerti ir atiduoti šilumos energiją, teigia naują metodą išradę mokslininkai.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Naujas metodas, kurį sukūrė JAV Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos ir Kalifornijos universiteto Berklyje tyrėjai, pasinaudoja tuo, kaip energija kaupiama arba išskiriama, kai medžiaga keičia fazę, pavyzdžiui, kai kietas ledas virsta skystu vandeniu.
Pakėlus ledo bloko temperatūrą, jis ištirps. Tai, ką galime ne taip lengvai pastebėti, yra tai, kad tirpdamas ledas absorbuoja šilumą iš aplinkos, efektyviai jį atvėsindamas, rašo „Science Alert“.
Vienas iš būdų, kaip priversti ledą tirpti nepadidinant karščio, yra pridėti keletą įkrautų dalelių, arba jonų. Druskos barstymas ant kelių, kad nesusidarytų ledas, yra įprastas tokio veikimo pavyzdys. Jonokaloriniame (angl. ionocaloric) cikle druska taip pat naudojama skysčio fazei pakeisti ir aplinkai atvėsinti.
„Niekas dar sėkmingai nesukūrė alternatyvaus sprendimo, kuris užtikrintų šaltį, veiktų efektyviai, būtų saugus ir nekenktų aplinkai“, – sako mechanikos inžinierius Drew Lilley iš Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos Kalifornijoje, – „Manome, kad jonokalorinis ciklas gali atitikti visus šiuos tikslus, jei bus tinkamai įgyvendintas.“
Tyrėjai modeliavo jonokalorinio ciklo teoriją, kad parodytų, kaip jis potencialiai galėtų konkuruoti su šiandien naudojamais šaldymo agentais ar net pagerinti jų efektyvumą. Sistema tekanti srovė judintų joje esančius jonus, pakeisdama medžiagos lydymosi temperatūrą ir taip pakeisdama temperatūrą.
Komanda taip pat atliko eksperimentus, naudodama iš jodo ir natrio pagamintą druską, kad ištirpintų etileno karbonatą. Šis įprastas organinis tirpiklis taip pat naudojamas ličio jonų akumuliatoriuose, o jo gamybai naudojamas anglies dioksidas. Dėl to sistemos GWP (visuotinio atšilimo potencialas) galėtų būti ne tik nulinis, bet ir neigiamas.
Eksperimento metu, panaudojus mažiau nei vieną voltą krūvio, buvo išmatuotas 25 laipsnių pagal Celsijų temperatūros pokytis, o tai viršija rezultatus, kuriuos iki šiol pavyko pasiekti kitoms technologijoms.
„Stengiamės suderinti tris dalykus: šaldymo agento GWP, energijos vartojimo efektyvumą ir pačios įrangos kainą“, – sako Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos mechanikos inžinierius Ravi Prasheris, – „Iš pirmojo bandymo matyti, kad mūsų duomenys visais šiais trimis aspektais atrodo labai perspektyvūs“.
Šiuo metu šaldymo procesuose naudojamose garų suspaudimo sistemose naudojamos dujos, turinčios didelį GWP, pavyzdžiui, įvairūs hidrofluorangliavandeniliai (HFC). Kigalio pataisą pasirašiusios šalys įsipareigojo per ateinančius 25 metus HFC gamybą ir vartojimą sumažinti bent 80 proc.
Dabar mokslininkams reikia, kad ši technologija iš laboratorijos būtų perkelta į praktines sistemas, kurias būtų galima naudoti komerciniais tikslais. Ilgainiui šios sistemos galėtų būti naudojamos ne tik vėsinimui, bet ir šildymui.
