Ar ateitis be kompresorių? Berkeley mokslininkai siūlo naują aušinimo būdą

Berkeley mokslininkai laboratorijoje išbandė naują aušinimo metodą, galintį ženkliai sumažinti priklausomybę nuo tradicinių šaldymo agentų ir kompresorių. Eksperimentai rodo, kad keičiant medžiagos savybes elektriniu lauku galima pasiekti reikšmingus temperatūros kritimus be mechaninio suspaudimo ar garinimo. Toks sprendimas suteikia galimybę tyliai, efektyviai ir mažesnės anglies pėdsako turinčiai aušinimo technikai.

Kas yra ionokalorinis aušinimas?

Ionokalorinis aušinimas yra metodas, kuriame šilumos sugėrimas vyksta dėl jonų judėjimo ir su tuo susijusių medžiagos struktūros ar sudėties pokyčių. Vietoje tradicinio garų suspaudimo ir kondensacijos procesų, šiuo atveju elektroninis arba joninis laukas skatina medžiagos perėjimus, kurie sugeria šilumą iš aplinkos. Paprastai tai vyksta vietiniame lygmenyje ir gali būti valdomas žemais įtampos lygiais, todėl įrenginiai gali būti kompaktiški ir tylūs.

Eksperimentai ir rezultatai

Berkeley komandai pavyko pasiekti stiprų aušinimą naudodami etilenkarbonatą kaip pagrindinį organinį tirpiklį. Ši medžiaga gali būti gaunama iš anglies dioksido, o į ją įmaišius tam tikras druskas ir leidus pro mišinį mažą elektros srovę, jonai persiskirstė taip, kad pasikeitė medžiagos savybės. Eksperimento metu buvo užfiksuota, kad mažesnė nei 1 V įtampa vietoje galėjo sukelti maždaug 25 °C temperatūros kritimą — tai rodo stiprų vietinį aušinimo efektą be garinančių šaldymo agentų, be didelių kompresorių ir beveik be triukšmo.

Vėlesniuose 2025 m. bandymuose komanda tyrė efektyvesnių nitrato druskų ir specialių membranų įtaką sistemos veikimui. Šios modifikacijos gerino jonų selektyvumą ir stabilumą, taip pat padidino ciklo efektyvumą. Nors rezultatai yra labai perspektyvūs, mokslininkai pabrėžia, kad demonstracinės dalies efektyvumas laboratorinėje aplinkoje turi būti patvirtintas platesnėse realiose sąlygose.

i

Pagrindiniai faktai

• Vykdė: University of California, Berkeley laboratorija.
• Medžiaga: etilenkarbonatas, kurį galima gaminti iš CO2.
• Galia: mažesnė nei 1 V įtampa sugebėjo sukelti apie 25 °C temperatūros kritimą vietoje.
• 2025 m. tyrimai: naudojamos nitrato druskos ir specialios membranos efektyvumo gerinimui.
• Privalumai: be HFC freonų, be didelių kompresorių, galimas anglies pėdsako mažinimas.

Kelias iki komercijos

Norint konvertuoti bandinį į komercinį sprendimą, reikės išspręsti kelias technines užduotis: optimizuoti druskų koncentracijas, užtikrinti membranų ilgaamžiškumą, išlaikyti aukštą šilumos srauto pralaidumą ir garantuoti saugumą plačiame temperatūrų intervale. Taip pat būtina įvertinti medžiagų gamybos anglies dioksido pėdsaką ir galimybes jį sumažinti, nes etilenkarbonato gamyba iš CO2 teoriškai gali padėti neutralizuoti arba sumažinti bendrą emisijų kiekį.

Jeigu pavyks pasiekti patikimą veikimą pramoniniu mastu, ionokalorinės technologijos galėtų būti pritaikytos tiek buityje — šaldytuvuose ir oro kondicionieriuose, tiek pramoninėse aušinimo sistemose. Vis dėlto reikia daugiau bandymų realiomis sąlygomis, ilgalaikio patikimumo įrodymų ir ekonomiškos gamybos procesų, kad idėja taptų praktiška ir plačiai prieinama.