Актуальна тема
Екологічні новини Альтернатива звичайним холодильникам: вчені створили абсолютно новий спосіб охолодження без шкоди для довкілляАльтернатива звичайним холодильникам: вчені створили абсолютно новий спосіб охолодження без шкоди для довкілля
Дослідники з Національної лабораторії Лоуренса Берклі та Каліфорнійського університету в Берклі представили нову технологію охолодження — іонокалоричне охолодження (ionocaloric cooling). Вона може стати безпечнішою та екологічнішою альтернативою звичайним холодильним системам.
Сьогодні більшість холодильників працюють за принципом випаровування та конденсації рідини: вона поглинає тепло, коли переходить у газ, і віддає його, коли знову стає рідиною. Однак багато з цих речовин, зокрема гідрофторвуглеці (HFC), мають високий потенціал глобального потепління (GWP) і шкодять атмосфері.
Новий метод працює інакше. Він використовує властивість деяких речовин поглинати або виділяти тепло під час зміни агрегатного стану. Наприклад, коли лід тане, він забирає тепло з навколишнього середовища. Учені виявили, що змусити речовину плавитися можна не лише нагріванням, а й додаванням іонів — заряджених частинок, як це відбувається, коли сіль розтоплює лід на дорогах.
Саме цей принцип і лежить в основі іонокалоричного циклу: сіль змінює стан рідини, охолоджуючи середовище.
«Сфера холодильних агентів досі залишається нерозв’язаною проблемою. Ніхто ще не створив речовину, яка ефективно охолоджує, є безпечною й не шкодить планеті», — пояснив інженер-механік Дрю Ліллі з лабораторії Берклі.
«Ми вважаємо, що іонокалоричний цикл має потенціал відповідати всім цим вимогам».
У ході експериментів науковці використали сіль із йодом і натрієм, щоб розтопити етиленкарбонат — органічний розчинник, який також застосовується в літій-іонних батареях і створюється з використанням вуглекислого газу. Такий підхід може зробити систему вуглецево-нейтральною або навіть «негативною» за впливом на клімат.
Вчені зафіксували зміну температури на 25 °C при подачі менш ніж одного вольта електричного заряду — це значно перевищує показники інших подібних технологій.
«Ми намагаємось поєднати три речі: низький вплив на клімат, енергоефективність і прийнятну вартість обладнання», — зазначив інженер Раві Прашер з тієї ж лабораторії. «І перші результати виглядають дуже перспективно».
Наразі команда працює над тим, щоб перенести технологію з лабораторії в реальні системи. Якщо розробку вдасться масштабувати, її можна буде застосовувати не лише для охолодження, а й для нагріву приміщень.
У 2025 році міжнародна група науковців представила вдосконалену версію іонокалоричного циклу, у якій використали нітратні солі, що можна повторно застосовувати за допомогою електричних полів і мембран.
«Ми створили абсолютно новий термодинамічний цикл, який поєднує елементи з різних галузей, і довели, що він працює», — додав Прашер. «Тепер настав час досліджень і випробувань різних матеріалів, щоб подолати інженерні виклики».
Джерело: NV