วิธีการทำความเย็นแบบใหม่ที่มีชื่อว่า “การทำความเย็นด้วยไอออนโอแคลอริก” อาจเข้ามาแทนที่ระบบดั้งเดิมที่ใช้การบีบอัดไอในวันหนึ่ง ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้ก๊าซที่เป็นอันตรายต่อชั้นบรรยากาศของโลกและมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ วิธีการนี้พัฒนาขึ้นโดยนักวิจัยจาก ในสหรัฐอเมริกา โดยใช้ประโยชน์จากวิธีการเก็บหรือปล่อยพลังงานเมื่อวัสดุเปลี่ยนเฟส เช่น
จากของแข็ง
เป็นของเหลวหรือในทางกลับกันตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศทั่วไปได้รับการออกแบบให้ใช้สารไฮโดรฟลูออโรคาร์บอนที่ระเหยง่าย ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลังอย่างยิ่ง โดยมีศักยภาพในการทำให้โลกร้อน (GWP) มากกว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 2,000 เท่า ในระบบดังกล่าว
สารทำความเย็นจะถูกสูบไปรอบๆ วงปิดซึ่งสารทำความเย็นจะผ่านการเปลี่ยนเฟสจากของเหลวเป็นก๊าซแล้วกลับเป็นของเหลว การเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซเกี่ยวข้องกับการขยายตัวและต้องการพลังงาน ซึ่งสารทำความเย็นได้มาจากการทำให้สิ่งแวดล้อมเย็นลงในด้านที่ “เย็น” จากนั้นความร้อนจะถูกปล่อยออกมา
ที่ด้าน “ร้อน” เมื่อของไหลควบแน่นกลับเป็นของเหลววัฏจักรมาตรฐานนี้ยังสามารถนำไปใช้กับสารอื่นๆ ที่ผ่านการเปลี่ยนเฟสในลักษณะเดียวกันซึ่งเกี่ยวข้องกับการดูดซับและการปล่อยความร้อน สารทางเลือกเหล่านี้รวมถึงวัสดุไฟฟ้าและแมกนีโตคาลอริก ซึ่งสลับระหว่างเฟสของแข็งสองเฟส
เมื่อมีสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก ข้อเสียคือความสามารถในการให้ความร้อนและการทำความเย็นของสารทำความเย็นแบบไฟฟ้าและแมกนีโตคาลอริกนั้นค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัว ซึ่งนำไปสู่วงจรการทำความเย็นที่ไม่มีประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานจริงอย่างแพร่หลาย
ความเป็นไปได้ประการที่สามคือการใช้เอฟเฟกต์ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวัสดุที่ถูกบีบอัดและขยายตัวเป็นของแข็งแทนที่จะเป็นของเหลวหรือก๊าซ อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุที่มีแคลเซียมคาร์บอเนตส่วนใหญ่ ผลกระทบนี้จะน้อยมากที่อุณหภูมิและความดันแวดล้อม เอฟเฟกต์แคลอรี่แบบใหม่หมด
เทคนิคใหม่
“ในการที่จะกลายเป็นของเหลว ของแข็งจะต้องละลาย ซึ่งหมายความว่าจะต้องดูดซับพลังงาน” ลินลี่ย์อธิบาย “ถ้าคุณป้องกันไม่ให้ของแข็งดูดซับพลังงานจากสิ่งรอบข้าง มันจะ ‘ขโมย’ พลังงานจากตัวมันเอง ดังนั้นจะทำให้วัสดุทั้งหมดเย็นลง (ดูขั้นตอนที่ 1 ถึง 2 ในภาพด้านบน) เมื่อเย็นลงแล้ว
ของแข็งสามารถหลอมละลายต่อไปได้ แต่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า และดูดซับพลังงานจากสิ่งรอบข้าง สิ่งนี้นำไปสู่การทำความเย็น (ขั้นตอนที่ 2 ถึง 3 ในแผนภาพ)”ลิลลีย์อธิบายต่อไปว่ากลไกสำหรับการเปลี่ยนแปลงเฟสและอุณหภูมิในวัฏจักร “ไอออนอคาลอริก” นี้คือการไหลของอะตอมหรือโมเลกุล
ที่มีประจุไฟฟ้า ไอออน เมื่อมีการจ่ายกระแสให้กับระบบ หากไอออนถูกกำจัดออกจากของเหลวที่มีเกลือละลายในภายหลัง (ขั้นตอนที่ 3 ถึง 4 ในแผนภาพ) จะเกิดผลย้อนกลับ: สารไม่ต้องการเป็นของเหลวอีกต่อไป ดังนั้นมันจึงกลายเป็นของแข็ง ในการทำเช่นนั้น มันต้องตกผลึกและปลดปล่อย
พลังงานออกมา
แต่ถ้าไม่สามารถแลกเปลี่ยนพลังงานกับสิ่งแวดล้อมได้ มันจะปล่อยพลังงานให้กับตัวเองแทนและร้อนขึ้น เมื่อได้รับความร้อนแล้ว มันจะปล่อยพลังงานต่อไปโดยการตกผลึกและปล่อยความร้อนนี้สู่สิ่งแวดล้อมในชุดการทดลองที่ออกแบบมาเพื่อทดสอบความสามารถในการทำความเย็นของกระบวนการ
ผสมตัวทำละลายกับเกลือนี้ พบว่าอุณหภูมิลดลงถึง 28 °C โดยใช้กระแสไฟน้อยกว่า 1 V พวกเขายังสังเกตการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปี (เอนทิตีทางกายภาพที่ใช้ในการประเมินประสิทธิภาพของหลักการทำความเย็น) ที่มีขนาดใหญ่ถึง 500 JK -1 kg -1 ซึ่งมีค่ามากกว่าการแปรผันที่สังเกตได้
ในวัสดุแมกนีคาลอริกและอิเล็กโทรแคลอริก และคล้ายกับการเปลี่ยนแปลงของวัสดุบาโคคาลอริกที่ดีที่สุด (ผลึกพลาสติกของนีโอเพนทิลไกลคอล) นอกจากนี้ยังเปรียบเทียบได้ดีกับสารทำความเย็นในปัจจุบัน วัฏจักรที่ช้าและเค็มเกลือที่นักวิจัยใช้ทำมาจากไอโอดีนและโซเดียม
และนำมาผสมกับเอทิลีนคาร์บอเนต ซึ่งเป็นตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป ซึ่งบังเอิญเป็นสารเติมแต่งทั่วไปในอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน พวกเขากล่าวว่าส่วนผสมของเอทิลีนคาร์บอเนตโซเดียมไอโอไดด์ (EC-NaI) ที่เป็นผลลัพธ์คือ ไม่เป็นลบต่อ CO2, เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม, ไม่เป็นอันตราย,
ไม่มี ไม่เป็นพิษและไม่ติดไฟที่คิดค้น ใช้ประโยชน์จากผลแคลอรี่ที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ทำงานโดยการเติมเกลือลงในของแข็ง ซึ่งทำให้ของแข็ง “ต้องการ” เป็นของเหลวในลักษณะเดียวกับการเติมเกลือลงในถนนที่เย็นจัดและเป็นน้ำแข็งจะเปลี่ยนน้ำแข็งให้กลายเป็นโคลน
เขาเสริมว่าประสิทธิภาพของระบบต้นแบบในการทดลองของพวกเขาคือ “ใหญ่กว่าต้นแบบก่อนหน้านี้ถึงสี่ถึงห้าเท่าโดยใช้วัสดุโซลิดสเตต” และแสดง “ความหนาแน่นของพลังงานที่เทียบเท่ากับการบีบอัดไอ”
ข้อเสียเปรียบหลักของการทำความเย็นแบบไอออนโอแคลคือความเร็วที่ช้า จากข้อมูล
ซึ่งตีพิมพ์ผลงานของพวกเขาในScienceหนึ่งรอบอาจใช้เวลาระหว่างห้านาทีถึงหลายชั่วโมง ถึงกระนั้นนักวิจัยจากซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้ รู้สึกประทับใจในศักยภาพของสมาชิกใหม่ในกลุ่มวัสดุแคลอรี่ “มันแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่สูงและสามารถเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” เขาเขียน
ในบทความที่เกี่ยวข้อง “นี่เป็นคู่แข่งที่ร้ายแรงสำหรับอนาคตของการทำความเย็น” ขั้นตอนต่อไปของนักวิจัย LBNL คือการเริ่มต้นบริษัทเพื่อทำการค้าเทคโนโลยีของตน “หวังว่าวิธีการของเราจะส่งผลกระทบในโลกแห่งความเป็นจริงในการปรับปรุงการทำความเย็นและการปั๊มความร้อนผ่านการเพิ่มประสิทธิภาพและการลดคาร์บอนของสารทำความเย็น” Lilley กล่าว
Credit : เว็บสล็อตแท้
