Mokslininkai pristatė naują jonokaloriniu vėsinimu vadinamą šaldymo būdą. Tai naujas temperatūros mažinimo metodas, galintis pakeisti esamus šaldymo metodus saugesniu ir planetai naudingesniu procesu.
Įprastinis ir naujasis šaldymo metodai
Įprastinės šaldymo sistemos šilumą iš patalpos atiduoda per skystį, kuris absorbuoja šilumą, garuodamas į dujas, kurios po to transportuojamos uždaru vamzdžiu ir kondensuojasi atgal į skystį.
Nors šis procesas yra veiksmingas, kai kurios pasirin ktos medžiagos, kurias naudojame kaip šaldymo agentus, yra itin nepalankios aplinkai. Tačiau yra daugiau nei vienas būdas, kaip medžiaga gali būti priversta sugerti ir atiduoti šilumos energiją.
Naują šaldymo metodą sukūrė Lawrence’o Berkeley nacionalinės laboratorijos ir Kalifornijos universiteto Berklyje tyrėjai, pasinaudodami tuo, kaip energija kaupiama arba išskiriama medžiagai keičiant fazę, pavyzdžiui, kai kietas ledas virsta skystu vandeniu.
Kai pakeliame ledo bloko temperatūrą, jis ištirpsta. Tai, ką galime ne taip lengvai pastebėti, yra tai, kad tirpdamas ledas absorbuoja šilumą iš aplinkos, efektyviai jį atvėsindamas.
Vienas iš būdų, kaip priversti ledą tirpti nepadidinant karščio, yra pridėti keletą įkrautų dalelių, arba jonų. Dažnas pavyzdys – druskos barstymas ant kelių, kad nesusidarytų ledas. Jonokaloriniame cikle druska taip pat naudojama skysčio fazei pakeisti ir aplinkai atvėsinti.
„Šaldymo medžiagų pasirinkimas yra neišspręsta problema. Niekas dar nėra sėkmingai sukūręs alternatyvaus sprendimo, kuris užtikrintų šaltį, veiktų efektyviai, būtų saugus ir nekenktų aplinkai.
Manome, kad jonokalorinis ciklas gali atitikti visus šiuos tikslus, jei bus tinkamai įgyvendintas.“ – sakė mechanikos inžinierius Drew Lilley iš Lawrence’o Berklio nacionalinės laboratorijos Kalifornijoje.
Tyrėjai modeliavo jonokalorinio ciklo teoriją, kad parodytų, kaip jis 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 etileno karbonatui lydyti.
Šis įprastas organinis tirpiklis taip pat naudojamas ličio jonų akumuliatoriuose ir gaminamas naudojant anglies dioksidą. Dėl to sistemos GWP [visuotinio atšilimo potencialas] galėtų būti ne tik nulinis, bet ir neigiamas.
Eksperimento metu, panaudojus mažiau nei vieno volto krūvį, buvo išmatuotas 25 laipsnių pagal Celsijų temperatūros pokytis, o tai viršija rezultatus, kuriuos iki šiol pavyko pasiekti kitoms kalorinėms technologijoms.
„Stengiamės suderinti tris dalykus: šaldymo agento GWP, energijos vartojimo efektyvumą ir pačios įrangos kainą.
Iš pirmųjų bandymų matyti, kad mūsų duomenys visais šiais trimis aspektais yra labai perspektyvūs.“ – sakė Lawrence’o Berkeley nacionalinės laboratorijos mechanikos inžinierius Ravi Prasheris.
Siekiama sumažinti neigiamą poveikį aplinkai
Šiuo metu šaldymo procesuose naudojamose garų suspaudimo sistemose pasitelkiamos dujos, turinčios didelį GWP, pavyzdžiui, įvairūs hidrofluorangliavandeniliai (HFC).
Kigalio pataisą pasirašiusios šalys įsipareigojo per ateinančius 25 metus sumažinti HFC gamybą ir vartojimą bent 80 proc.
Dabar mokslininkams reikia, kad ši technologija iš laboratorijos būtų perkelta į praktines sistemas, kurias būtų galima naudoti komerciniais tikslais ir kurias būtų galima be problemų padidinti. Ilgainiui šios sistemos galėtų būti naudojamos ne tik vėsinimui, bet ir šildymui.
„Turime visiškai naują termodinaminį ciklą ir sistemą, kurioje sujungti įvairių sričių elementai, ir parodėme, kad tai gali veikti.“ – sakė Prasheris.
Prasherio teigimu, dabar atėjo metas eksperimentams, kad būtų išbandyti įvairūs medžiagų ir metodų deriniai, padedantys spręsti inžinerinius uždavinius.
