محققان به بهره‌وری بی‌سابقه ۴۸٪ با سیستم خنک‌کننده سازگاربا محیط زیست دست یافتند
محققان دستگاه تبرید پیشرفته‌ای طراحی کرده‌اند که سازگاری با محیط زیست را با کارایی خنک کنندگی بی‌سابقه ترکیب می‌کند.
تیم دانشگاه علوم و فناوری هنگ کنگ (HKUST) ادعا می‌کند که سیستم آنها عملکرد خنک کنندگی بی‌سابقه‌ای ارائه می‌دهد و بهره‌وری بیش از ۴۸ درصد دارد.
به گفته محققان، فناوری خنک‌کننده الاستوکالوریک جدید راهی ممکن برای آینده ارائه می‌دهد که مشکلات زیست‌محیطی مرتبط با سیستم‌های خنک‌کننده متداول را حذف کرده و تجاری‌سازی این فناوری تغییر‌دهنده بازی را تسریع می‌بخشد.
سان چینگ‌پینگ از دپارتمان مهندسی مکانیک و هوافضای HKUST در بیانیه‌ای گفت: "در آینده، با پیشرفت مستمر علم مواد و مهندسی مکانیک، ما مطمئن هستیم که فناوری تبرید الاستوکالوریک می‌تواند راه‌حل‌های خنک کنندگی و گرمایش سبز و کارآمد انرژی نسل بعدی را برای بازار عظیم تبرید جهانی ارائه دهد و به کار مهم کاهش کربن و مقابله با گرمایش جهانی بپردازد."
تبرید دوستدار محیط زیست
گازهای تبرید با پتانسیل گرمایش جهانی بالا در فناوری‌های تبرید فشرده‌سازی بخار متداول استفاده می‌شوند.
دستگاه‌های خنک‌کننده کالوریک دسته جدیدی از مواد هستند که دمای خود را در پاسخ به شرایط خاص تغییر می‌دهند. مواد الاستوکالوریک، به عنوان مثال، به نیروهای مکانیکی مانند کشیدن یا فشرده‌سازی واکنش نشان داده و هنگام رهاسازی تنش حرارت جذب می‌کنند.
این مواد فرار نیستند، به این معنی که به گاز تبخیر نمی‌شوند و تأثیر قابل توجهی بر گرمایش جهانی ندارند. این ویژگی آنها را برای استفاده در فناوری‌های تبرید جایگزین بسیار امیدوارکننده می‌کند.
به گفته محققان، با ویژگی‌های بدون گاز گلخانه‌ای، ۱۰۰ درصد قابل بازیافت و مبردهای آلیاژ حافظه‌شکل انرژی‌کارا (SMA)، تبرید الاستوکالوریک جامد بر اساس حرارت نهان در انتقال فاز چرخه‌ای SMAها جایگزین زیست‌محیطی مناسبی ارائه می‌دهد.
با این حال، تجاری‌سازی این فناوری در حال توسعه توسط افزایش دمای نسبتاً محدود بین ۲۰ و ۵۰ کلوین که یک شاخص عملکرد مهم دستگاه خنک کننده است، دچار مشکل شده است.
خنک کنندگی بی‌سابقه
تیم تحقیقاتی این مانع را با ایجاد دستگاه خنک‌کننده الاستوکالوریک چندمواده مرکب از آلیاژهای حافظه‌شکل نیکل-تیتانیوم (NiTi)، که رکورد خنک‌کنندگی قبلی را شکست، برطرف کرد.
سه آلیاژ NiTi برای عملکرد در انتهای سرد، میانی و گرم انتخاب شدند که دماهای انتقال فاز مختلفی داشتند. هر واحد NiTi در دمای ایده‌آل خود عمل می‌کرد و به طور قابل توجهی بهره‌وری خنک‌کنندگی را افزایش می‌داد. با تطبیق دماهای کاری هر واحد با دماهای انتقال فاز مرتبط، پنجره دمایی فوق‌الاستیک دستگاه به بیش از ۱۰۰ کلوین گسترش یافت.
محققان ادعا می‌کنند که مکانیزم خنک‌کنندگی الاستوکالوریک چندمواده ساخت آنها رکورد جهانی قبلی ۵۰.۶ کلوین را با دستیابی به افزایش دمای ۷۵ کلوین در طرف آب شکست.
با توجه به موفقیت‌های خود با مواد خنک‌کننده الاستوکالوریک، تیم تحقیقاتی اکنون به توسعه آلیاژها و دستگاه‌های حافظه‌شکل با کارایی بالا برای کاربردهای خنک‌کنندگی الاستوکالوریک زیر صفر و پمپ‌های حرارتی با دمای بالا می‌پردازد.
تمرکز آنها بر بهبود ویژگی‌های مواد و ایجاد سیستم‌های تبرید کارآمد انرژی به منظور پیشرفت تجاری‌سازی این فناوری پیشرفته خواهد بود.
به گفته تیم، بیست درصد از برق جهان برای گرمایش و خنک کردن فضا استفاده می‌شود و پیش‌بینی‌های صنعت نشان می‌دهد که تا سال ۲۰۵۰، فضا دومین سهم بزرگ از تقاضای برق جهانی را خواهد داشت.
جزئیات تحقیقات تیم در ژورنال
Nature Energy
منتشر شده است.
