Araştırmacılar gram başına 67 joule ısı emilimi ile yüksek verimli, düşük emisyonlu soğutma teknolojisini ortaya çıkardı

Soğutma/soğutma teknolojisi insanoğlunun en kritik icatlarından biridir, ancak çevresel maliyeti yüksektir. Yaygın olarak kullanılan buhar sıkıştırmalı soğutma sistemleri, Çin'deki elektrik tüketiminin yaklaşık %15'ini (2019 verileri) ve küresel karbon emisyonlarının %7,8'inden fazlasını (2020 verileri) oluşturmaktadır. Katı hal kalorik malzemeler düşük emisyonlu bir alternatif olarak ortaya çıkmış olsa da, ısıyı verimli bir şekilde transfer edememeleri büyük ölçekli uygulamaları ciddi şekilde sınırlamıştır.

Şimdi, Çin Bilimler Akademisi Metal Araştırmaları Enstitüsü'nden Profesör Li Bing liderliğindeki bir araştırma ekibi, yüksek soğutma kapasitesi, verimli ısı transferi ve sıfır karbon emisyonundan oluşan bu "imkansız üçgeni" kırdı. Bulgularını Nature dergisinde yayınlayan bilim insanları, çözünme barokalorik etkisine dayanan yeni bir yöntem ortaya koydular.

Ekip bunu bir amonyum tiyosiyanat (_NH4SCN) tuz çözeltisi kullanarak başardı. Süreç, katı soğutucuların termal faydalarını sıvıların hızlı akış özellikleriyle birleştiriyor. Soğutucuyu pompalanabilir bir akışkana dönüştüren sistem, geleneksel katı sınırlara musallat olan ısı transferi darboğazları olmadan basınç değişikliklerine anında yanıt veriyor.

Bu yeni soğutma döngüsünün temel mekaniği basit bir sırayla işlemektedir:

• Basınçlandırma: Basınç uygulamak katı tuzun çözeltiden çökelmesine neden olur ve bu da çok fazla ısı açığa çıkarır.
• Basıncın düşürülmesi:basıncın düşürülmesi tuzun hızla tekrar suda çözünmesine, büyük miktarda ısı emmesine ve sıcaklığın büyük ölçüde düşmesine neden olur.

Oda sıcaklığında yapılan deneylerde, sıvının sıcaklığı sadece 20 saniye içinde yaklaşık 30 kelvin (neredeyse 30°C) düşmüştür. Soğutma aralığı yüksek sıcaklıklarda 54 kelvine kadar ulaşmıştır. Dört aşamalı bir prototip döngüsünün simülasyonları, %77'ye yaklaşan bir enerji verimliliği ve gram başına 67 joule'lük bir soğutma kapasitesi gösterdi.

Küresel soğutma talebinin 2050 yılına kadar üç katına çıkacağı öngörüldüğünde (2022 verileri), bu istikrarlı ve tersine çevrilebilir teknoloji ticari, sıfır emisyonlu soğutmanın önünü açmaktadır. Olağanüstü yüksek sıcaklık performansı, onu özellikle yeni nesil yapay zeka bilgi işlem merkezlerinin yoğun termal yüklerini yönetmek için uygun hale getirmektedir.