Uusi jäähdytysmekanismi jääkaapeille ja jäähdytyslaitteille

Noin viidesosa maailman sähköenergiasta käytetään jäähdytykseen, ja kansainvälinen energiajärjestö arvioi, että ilmastointilaitteiden määrä kaksinkertaistuu vuoteen 2040 mennessä.

Nykyiset höyrypuristukseen perustuvat jäähdytysjärjestelmät ovat kehittyneet niiden termodynaamiselle rajalle. Nämä järjestelmät eivät ainoastaan vuoda kasvihuonekaasuja aiheuttaen ympäristöongelmia, vaan myös tuottavat merkittävää melua.

Luxemburgin tiede- ja teknologiainstituutin (LIST) tutkijaryhmä on kehittänyt teknologian, joka voi muuttaa tulevaisuuden jäähdytysjärjestelmiä. Heidän uusimman tutkimuksen virstanpylväs esittelee mekanismin, joka keskittyy käyttämään sähkökalorista vaikutusta – ilmiötä, jossa materiaalin lämpötila muuttuu palautuvasti, kun se altistuu sähkökenttään – halutun tuloksen saavuttamiseksi.

Tässä tapauksessa sähkökaloriseen vaikutukseen liittyy sähkökentän kohdistaminen keraamisiin kondensaattoreihin, lämpötilamuutosten indusoiminen ja jäähdytysvaikutuksen luominen.

"Ehdotettuun ratkaisuun kuuluu monikerroksisten kondensaattoreiden pino joka kytkeytyy sähköisesti nesteellä täytetyllä putkella", selittää tohtori Emmanuel Defay.

Kehitetty sähkökalorisen jäähdyttimen maksimilämpötila-alue on 20,9 kelviniä ja maksimijäähdytysteho 4,2 wattia 10 volttia mikrometriä kohden olevassa sähkökentässä, ilman havaittuja rikkoutumisia.

Lisäksi maksimitehokerroin, vaikka otettaisiin huomioon nesteen pumppaamiseen käytetty energia, saavuttaa 64 % Carnotin hyötysuhteesta niin kauan kuin energia otetaan talteen oikein.

Defay ja hänen tiiminsä ovat työskennelleet sähkökaloristen materiaalien parissa useita vuosia. "Neste virtaa edestakaisin kondensaattoreiden välillä luoden lämpötilagradientin", hän lisää.

Tämä regeneraattoriksi kutsuttu kokoonpano voisi lopulta korvata tavanomaisen kompressorin ja ympäristölle haitalliset nesteet nykyisissä jääkaapeissa, tarjoten näin energiatehokkaamman ja kestävämmän jäähdytysratkaisun. Energiatehokkuus onkin toinen tämän tekniikan keskeinen etu.

Defayn tiimi on parhaillaan aktiivisesti tekemisissä eri yritysten kanssa tutkiakseen teknologian käytännön sovelluksia, mikä on tärkeä askel kohti ratkaisun käyttöönottoa. Regeneraattorin suunnittelu on tehty yhteistyössä japanilaisen Muratan kanssa.

”Vaikka edistymme jo konkreettisesti, pyrimme jatkuvasti parantamaan teknologiamme kypsyyttä ja käytännöllisyyttä. Perimmäisenä tavoitteena on tarjota elinkelpoinen ja kestävä vaihtoehto nykyisille jäähdytysratkaisuille”, Defay päättää.

Aiheesta aiemmin:

Sähköisesti ohjattua passiivista säteilyjäähdytystä

Lämpö hallintaan nanomateriaaleilla