Мы попали в порочный круг, сталкиваясь с повышением температуры на планете и борясь с этим с помощью кондиционирования воздуха, что, в свою очередь, вызывает глобальное потепление. Проблема, на которую стоит бросить много науки, если она когда-либо существовала.
К счастью, мы, возможно, близки к решению.
Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) разработали эластокалорическое охлаждающее устройство, которое, по их словам, на 48% эффективнее предыдущих попыток.
Созданный на совершенно ином принципе охлаждения, чем компрессия пара, которая позволяет традиционным кондиционерам выполнять свою работу, он полностью исключает необходимость использования хладагентов, выделяющих парниковые газы, в кондиционерах.
Исследователи из HKUST с их эффективным электрокалорическим охлаждающим устройством
HKUST
Эласто что?
Для меня это тоже довольно ново. Устройство исследователей работает с использованием эластокалорического эффекта. Это когда твердый материал обратимо меняет свою форму при приложении или снятии внешней механической силы – и он претерпевает фазовое превращение. Из-за разницы энтропии между двумя сосуществующими фазами материал может либо остыть, либо нагреться.
Это звучит знакомо, теперь, когда вы это упомянули
Да, это потому, что вы так хорошо начитаны. Электрокалорический эффект был впервые открыт в 1980 году физиками Родригесом и Брауном, но его не связывали с потенциальной возможностью охлаждения или подобных применений.
Совсем недавно, в сентябре 2023 года, мы увидели прорыв, когда исследователи HKUST достигли охлаждения до 50 Кельвинов. Неплохо.
Чем это новое устройство лучше?
Команда из Гонконгского университета разработала многокомпонентный каскад с использованием сплавов с памятью формы никель-титан (NiTi) — материалов, которые могут менять свою форму, когда они холодные, и возвращаться к своей первоначальной форме при нагревании.
«Они выбрали три сплава NiTi с различными температурами фазового перехода для работы на холодном конце, промежуточном конце и горячем конце соответственно», — объясняют исследователи. «Соответствуя рабочим температурам каждого блока соответствующим температурам фазового перехода, общее окно температур суперэластичного устройства было расширено до более чем 100 К, и каждый блок NiTi работал в своем оптимальном температурном диапазоне, что значительно повысило эффективность охлаждения».
Видите? Наука
HKUST
Эта система позволила их устройству охладиться на целых 75 Кельвинов — и все это без необходимости использования вредных хладагентов. Кроме того, она гораздо более энергоэффективна.
Ладно, так когда же будут лучшие кондиционеры?
Трудно сказать. Но, надеюсь, раньше, чем мы растопим еще несколько ледяных шапок. По данным Международного энергетического агентства, французской некоммерческой организации, которая координирует исследования и обучение в области энергоэффективности, к 2050 году количество энергии, которое мы потребляем только для охлаждения домов и зданий, увеличится более чем вдвое.
Также будет интересно посмотреть, какую конкуренцию это может подстегнуть среди исследователей, изучающих аналогичные энергоэффективные технологии.
В прошлом году исследователи из Люксембургского института науки и технологий разработали систему, основанную на электрокалорическом эффекте, когда такие материалы, как керамика и полимеры, претерпевают обратимое изменение температуры, когда к ним прикладывается электрическое поле. Их устройство генерировало разницу температур в 20 Кельвинов без какого-либо наблюдаемого пробоя.
Исследователи LIST отмечают, что большую часть электроэнергии, используемой для питания электрокалорических охлаждающих устройств, можно использовать повторно, поэтому они будут довольно эффективными. Плюс, эта технология может также найти применение, например, в охлаждении аккумуляторов электромобилей.
Статья об исследовании была опубликована в журнале Nature Energy. Да начнутся войны за охлаждение.
