Система охлаждения без движущихся частей или вредных для окружающей среды хладагентов или газов может работать почти в два раза эффективнее стандартной системы кондиционирования, что может сократить потребление электроэнергии.

Большинство кондиционеров и холодильников используют сжатие и расширение жидкости для поглощения или выделения большого количества тепла. Хотя эти системы относительно дешевы и просты в производстве, они не очень эффективны и поэтому требуют большого количества энергии – около пятой части электроэнергии, потребляемой в зданиях во всем мире – и многие из используемых охлаждающих жидкостей вредны для окружающей среды.

В чем же принцип новой технологии?

Эммануэль Дефе из Люксембургского института науки и технологий и его коллеги разработали безхладагентное холодильное устройство, изготовленное из металлов свинца, скандия и тантала. Его максимальная эффективность может достигать более 60 процентов, что почти вдвое выше, чем у типичных однокомнатных кондиционеров.

Технология основана на принципе, называемом электрокалорическим охлаждением, когда электрическое поле, охватывающее материал, меняет направление электрических зарядов, вызывая временное повышение температуры и последующее снижение при прекращении электрического поля.

Чтобы создать свою систему охлаждения, Дефе и его коллеги сложили друг на друга восемь полосок материала, известного как свинец тантала скандия (PST), который является электрокалорическим, и погрузили их в теплопередающую жидкость — силиконовое масло. При включении электрического поля и нагревании полосок жидкость движется вправо, а при охлаждении — влево, создавая постоянные горячие и холодные области с разницей около 20°С.

Эти области можно использовать в качестве горячих и холодных резервуаров, из которых масло может циркулировать по трубам для охлаждения или обогрева помещений или объектов.

Хотя эффективность устройства теоретически составляет 67 процентов, эффективность нынешней конструкции составляет около 12 процентов. Эту ситуацию можно было бы улучшить, если бы был найден лучший проводник тепла, чем свинец танталат скандия (PST), говорит Дефе.

«Превосходная производительность была достигнута за счет объединения известных элементов», — говорит Нил Матур из Кембриджского университета. По его словам, использование тонких полосок электрокалорического материала вместо одного куска материала означает, что можно применять сильные электрические поля без разрушения материала, что обеспечивает лучшую эффективность охлаждения. Однако, добавляет он, команда рассматривала только охлаждающую способность самой стопки металлических полос, тогда как было бы интересно посмотреть, как работает все устройство целиком.

Источник: Newscientist