科学家发明了一种全新的冷藏方式

向离子热冷却问好。这是一种降低温度的新方法，有可能用更安全、对地球更友好的工艺取代现有的冷却方法。

典型的制冷系统通过流体将热量从空间输送出去，流体在蒸发成气体时吸收热量，然后通过封闭的管道输送并冷凝回液体。尽管这个过程很有效，但我们用作制冷剂的一些选择材料是特别不友好到环境。

然而，物质被迫吸收和释放热能的方式不止一种。

去年公布的一种方法由劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的研究人员开发，该方法利用了材料相变时能量的储存或释放方式，例如，当固体冰变成液态水时。

提高冰块的温度，它会融化。我们可能不太容易看到的是，融化会从周围环境中吸收热量，从而有效地冷却它。

迫使冰融化而无需调高热量的一种方法是添加一些带电粒子或离子。在道路上撒盐以防止结冰就是一个常见的例子。电离热循环还使用盐来改变流体的相并冷却其周围环境。

“制冷剂的前景是一个未解决的问题，”机械工程师 Drew Lilley 说2023 年 1 月来自加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室。

“没有人成功开发出一种替代解决方案，它可以使物品变冷、高效工作、安全且不会伤害环境。我们认为，如果实现得当，电离热循环有可能实现所有这些目标。

研究人员对电离热循环理论进行建模，以展示它如何潜在地与当今使用的制冷剂的效率竞争，甚至提高其效率。流过系统的电流会移动其中的离子，改变材料的熔点以改变温度。

该团队还使用碘和钠制成的盐进行实验，以熔化碳酸乙烯酯。这种常见的有机溶剂也用于锂离子电池，并使用二氧化碳作为输入产生。这可能使该系统不仅 GWP [全球变暖潜能值] 为零，而且 GWP 为负值。

在实验中，通过施加不到一伏特的电荷来测量 25 摄氏度（45 华氏度）的温度变化，这一结果超过了其他热量技术迄今为止设法实现的结果。

“我们正在努力平衡三件事：制冷剂的 GWP、能源效率和设备本身的成本，”机械工程师 Ravi Prasher 说来自劳伦斯伯克利国家实验室。

“从第一次尝试开始，我们的数据在所有这三个方面看起来都非常有希望。”

目前制冷过程中使用的蒸汽压缩系统依赖于具有高 GWP 的气体，例如各种氢氟烃 （HFC）。

签署《基加利修正案》的国家已承诺在未来 25 年内将氢氟碳化物的生产和消费量减少至少 80%，而电离热冷却可能在其中发挥重要作用。

现在，研究人员需要将技术从实验室中引入实际系统，这些系统可以用于商业用途，并且可以毫无问题地扩大规模。最终，这些系统可用于加热和冷却。

“我们有这个全新的热力学循环和框架，它汇集了来自不同领域的元素，我们已经证明它可以发挥作用。”Prasher 说.

“现在，是时候进行实验来测试材料和技术的不同组合，以应对工程挑战了。”

该研究发表在科学.

本文的早期版本发表于 2023 年 1 月。

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