Laikas atnaujinti šaldytuvus? Mokslininkai sukūrė naują šaldymo būdą

JAV mokslininkai sukūrė naują šaldymo būdą – jonokalorinį aušinimą. Šis novatoriškas metodas gali pakeisti tradicinius šaldymo būdus, siūlydamas efektyvesnį, saugesnį ir aplinkai draugiškesnį būdą vėsinti tiek mūsų buitinę techniką, tiek pramoninius procesus.

Dabartinės sistemos dažnai kenkia aplinkai

Dauguma šaldytuvų, oro kondicionierių ar automobilių klimato sistemų veikia pagal paprastą principą: specialus skystis garuodamas sugeria šilumą, o vėliau, vėl pavirtęs į skystį, ją išleidžia. Nors tai veiksminga, dažnai naudojamos medžiagos kenkia aplinkai ir prisideda prie klimato kaitos.

JAV Lorenso Berklio nacionalinės laboratorijos ir Kalifornijos universiteto Berklio mieste tyrėjai teigia, kad šilumą galima perkelti ir kitais būdais. Jie pristatė naują metodą, vadinamą jonokaloriniu aušinimu.

Jonokalorinis aušinimas remiasi tuo, kas vyksta, kai medžiaga keičia savo būseną – pavyzdžiui, kai ledas tirpsta į vandenį. 

Tirpstant ledui, aplinka šiek tiek atvėsta, nes ledas sugeria šilumą. Panašiai veikia ir jonokalorinis aušinimas: į skystį įmaišomi jonai (pvz., druska), kurie keičia medžiagos lydymosi tašką ir leidžia efektyviai atvėsinti aplinką, panašiai, kaip žiemą druska ant kelių neleidžia susidaryti ledui.

Jonokalorinis aušinimas praktiškai

Panašu, kad JAV mokslininkų sukurtas jonokalorinio ciklo modelis gali konkuruoti su įprastais šaldymo būdais ir juos net pranokti efektyvumu. Sistema veikia paprastai: elektra juda per skystį, perneša jonus, keičia medžiagos lydymosi tašką ir reguliuoja temperatūrą.

Jų eksperimentuose naudota jodo ir natrio druska ištirpdė etileno karbonatą – medžiagą, naudojamą ličio jonų baterijose ir gaminamą iš anglies dioksido. 

Sistema gali būti ne tik neutralios klimato įtakos, bet netgi turėti neigiamą globalinio atšilimo potencialą (GWP). Mažesnė nei vieno volto įtampa sukėlė 25 °C temperatūros pokytį – gerokai daugiau nei kitoms kalorinio tipo technologijoms.

Šiuo metu dauguma šaldytuvų ir oro kondicionierių naudoja dujas su aukštu GWP, pvz., HFC. Šalys, pasirašiusios Kigalis protokolo pataisą, įsipareigojo per 25 metus sumažinti HFC gamybą ir vartojimą bent 80 proc. Jonokalorinis aušinimas gali tapti svarbia alternatyva.

Tyrėjai siekia subalansuoti tris dalykus: šaldymo medžiagos poveikį klimatui, energijos efektyvumą ir įrangos kainą. Pirmieji bandymai rodo labai gerus rezultatus visose srityse.

Dabar jie kuria komerciškai pritaikomas sistemas, kurias būtų galima saugiai plėsti, ir kurios galėtų būti naudojamos ne tik aušinimui, bet ir šildymui.

Tęsiami tyrimai su įvairiomis druskomis, siekiant rasti efektyviausią šilumos ištraukimo kombinaciją. 

Tuo tarpu šiais metais tarptautinė mokslininkų komanda pristatė itin efektyvų sprendimą su nitratus pagrindu pagamintomis druskomis, kurias galima perdirbti naudojant elektrinius laukus ir membranas.

Dabar laukia eksperimentai su skirtingų medžiagų ir metodų kombinacijomis, siekiant įveikti inžinerinius iššūkius.