A kutatók bemutatták a rendkívül hatékony, alacsony kibocsátású hűtési technológiát, amely grammonként 67 joule hőelnyeléssel rendelkezik

A hűtési/hűtési technológia az emberiség egyik legkritikusabb találmánya, de a környezetvédelemnek igen magas ára van. A széles körben használt gőzkompressziós hűtőrendszerek a kínai villamosenergia-fogyasztás közel 15%-áért (2019-es adatok) és a globális szén-dioxid-kibocsátás több mint 7,8%-áért (2020-as adatok) felelősek. Bár a szilárd halmazállapotú kalorikus anyagok alacsony kibocsátású alternatívaként jelentek meg, a hő hatékony átvitelére való képtelenségük erősen korlátozta a nagyléptékű alkalmazást.

Most a Kínai Tudományos Akadémia Fémkutatási Intézetének Li Bing professzor vezette kutatócsoportja feltörte a nagy hűtési kapacitás, a hatékony hőátadás és a nulla szén-dioxid-kibocsátás "lehetetlen háromszögét". A Nature folyóiratban publikált eredményeiket a tudósok egy újszerű, az oldóbarokalorikus hatáson alapuló módszert mutattak be.

A csapat ezt egy ammónium-tiocianát (_NH4SCN) sóoldat alkalmazásával érte el. Az eljárás egyesíti a szilárd hűtőközegek termikus előnyeit a folyadékok gyors áramlási képességeivel. Azáltal, hogy a hűtőközeg szivattyúzható folyadékká válik, a rendszer azonnal reagál a nyomásváltozásokra, a hagyományos szilárd határfelületeket sújtó hőátviteli szűk keresztmetszetek nélkül.

Ennek az új hűtési ciklusnak az alapvető mechanikája egyszerű sorrendben működik:

• Nyomásnövelés: a nyomás alkalmazása hatására a szilárd só kicsapódik az oldatból, ami nagy mennyiségű hőt szabadít fel.
• Nyomásmentesítés: a nyomás megszüntetése a só gyors visszaoldódását okozza a vízbe, ami nagy mennyiségű hőt vesz fel, és drasztikusan csökkenti a hőmérsékletet.

A szobahőmérsékleten végzett kísérletek során a folyadék hőmérséklete mindössze 20 másodperc alatt közel 30 kelvinnel (majdnem 30 °C) zuhant le. Magas hőmérsékleten a hűtési tartomány elérte az 54 kelvint. A négylépcsős ciklus prototípusának szimulációi 77%-ot megközelítő energiahatékonyságot és grammonként 67 joule hűtési kapacitást mutattak ki.

Mivel a globális hűtési igény az előrejelzések szerint 2050-re megháromszorozódik (2022-es adatok), ez a stabil és reverzibilis technológia megnyitja az utat a kereskedelmi célú, kibocsátásmentes hűtés előtt. Kivételes magas hőmérsékleti teljesítménye különösen alkalmassá teszi a következő generációs mesterséges intelligencia számítóközpontok intenzív hőterhelésének kezelésére.