Hírek

Tudósok szilárd hûtõközegeket használó hûtõrendszert építenek
2022-09-05 13:22:48
Kategória: Hirek
A Harvard Egyetem tudósai megépítették az állítólag első szilárd barokaloros hűtőközegeket használó hűtőrendszer prototípusát.

A barokalorikus anyagok a hagyományos gáz-folyadék hűtőrendszerekhez hasonlóan működnek, a nyomásváltozások segítségével hőciklusokon mennek keresztül, de ebben az esetben a nyomás szilárd-test fázisváltást hajt végre. Ez azt jelenti, hogy az anyag szilárd marad, de a belső molekulaszerkezete megváltozik. Ezeknek a barokalorikus szilárd anyagoknak a legfontosabb szerkezeti jellemzője, hogy hosszú, rugalmas molekulaláncokat tartalmaznak, amelyek jellemzően hanyagok és rendezetlenek. Nyomás hatására azonban a láncok rendezettebbé és merevebbé válnak - ez a változás hőt szabadít fel.

Jarad Mason, a Harvard Egyetemen működő projekt vezető kutatója úgy írja le a rendezett szerkezetből a laza szerkezetbe való átmenet folyamatát, mintha "olyan lenne, mint a viasz megolvasztása, de anélkül, hogy folyékonnyá válna". Amikor a nyomás megszűnik, az anyag újra felveszi a hőt, és ezzel a kör bezárul.

A barokalorikus rendszerek hátránya azonban az, hogy a legtöbb ilyen anyagnak hatalmas nyomásra van szüksége a hőciklusok működtetéséhez. E nyomások előállításához a rendszerek drága, speciális berendezésekre van szükség, amelyek a valós hűtési alkalmazásokban nem praktikusak.

Prototípus

A Harvard Egyetem egyike azon csapatoknak, amelyek ezen olcsó és nem mérgező szerves anyagok felhasználását kutatják.

Mason és csapata nemrégiben számolt be olyan barokalorikus anyagokról, amelyek sokkal alacsonyabb nyomáson is képesek hűtőközegként működni. Most megmutatták, hogy a hűtőközegek - fém-halogenid perovszkitok - működhetnek egy általuk a semmiből épített hűtőrendszerben.

"Az általunk bejelentett anyagok körülbelül 3000 psi nyomáson képesek ciklikusan működni, ami olyan nyomás, amelyen egy tipikus hidraulikarendszer működhet" - mondta Adam Slavney, a Harvard vegyész és anyagtudós kutatója.

A csapat most megépített egy prototípust, amely bemutatja ezen új anyagok használatát egy gyakorlati hűtőrendszerben. Az eszköz három fő részből áll. Az egyik egy fémcső, amelybe a szilárd hűtőközeget és egy inert folyadékot - vizet vagy olajat - pakolnak. A készülék másik része egy hidraulikus dugattyú, amely nyomást gyakorol a folyadékra. Végül a folyadék segít átadni ezt a nyomást a hűtőközegre, és segít a hő átvitelében a rendszeren.

Számos mérnöki kihívás megoldása után a csapat megmutatta, hogy a barokalóriás anyagok funkcionális hűtőközegként működnek, a nyomásváltozásokat teljes hőmérséklet-változtató ciklusokká alakítva.

"A rendszerünk még mindig nem használ olyan alacsony nyomást, mint a kereskedelmi hűtőrendszerek, de egyre közelebb vagyunk hozzá" - mondja Mason. A csapat tudomása szerint ez az első működő hűtőrendszer, amely szilárd halmazállapotú hűtőközegeket használ, amelyek nyomásváltozásokra támaszkodnak.

Most, hogy a készülék a kezükben van, a csapat azt tervezi, hogy különböző barokalorikus anyagokat tesztel. "Nagyon reméljük, hogy ezt a gépet tesztkörnyezetként használhatjuk, hogy még jobb anyagokat találjunk" - mondja Slavney, többek között olyanokat, amelyek alacsonyabb nyomáson működnek és jobban vezetik a hőt. Egy optimális anyaggal a kutatók úgy vélik, hogy a szilárdtest-hűtőanyagok a jelenlegi légkondicionáló és egyéb hűtési technológiák életképes helyettesítőjévé válhatnak.

Cikk képek

Havard-baracaloric-cooler.jog_

Az árváltozás jogát fenntartjuk!