Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
В то время как традиционные хладагенты (вещества, используемые для переноса тепла в холодильных установках и кондиционерах) используют для охлаждения фазовый переход из жидкости в газ и обратно, твёрдые материалы, как никель-титановый сплав, требуют для этого лишь механического воздействия, предлагая устойчивую, экологически безопасную альтернативу.
Словенские исследователи разрабатывают новый подход к технологии охлаждения, который предлагает более устойчивый способ сохранять прохладу в условиях глобального потепления, не прибегая к вредным хладагентам.
Парокомпрессионная технология (стандартный метод охлаждения, использующий циклическое сжатие и расширение газа/пара), применяемая в большинстве холодильников и кондиционеров, существует уже более века, относительно неэффективна и вредна для окружающей среды.
Хотя самые опасные хладагенты были запрещены ещё в 1989 году (в рамках Монреальского протокола, направленного на защиту озонового слоя), их заменители — гидрофторуглероды (ГФУ / HFCs, синтетические газы, используемые в холодильном оборудовании) — как выяснилось, обладают парниковым эффектом, в тысячи раз превышающим эффект углекислого газа, способствуя глобальному потеплению.
В настоящее время учёный Яка Тушек, доцент факультета машиностроения Люблянского университета в Словении, и его команда тестируют технологию, призванную заменить токсичные хладагенты металлическими трубками. Их исследование является продолжением исследовательского проекта ЕС под названием SUPERCOOL, который проводился в университете с 2019 по 2023 год.Франция строит первый в мире контейнеровоз с гигантскими парусами-крыльями
Системы охлаждения и скрытые климатические издержки
Тушек отмечает, что если всего около 1 кг некоторых хладагентов попадёт в атмосферу, воздействие на окружающую среду будет сравнимо с поездкой на автомобиле на расстояние около почти 30 000 км.
По этой причине гидрофторуглероды сейчас постепенно выводятся из обращения (согласно Кигалийской поправке к Монреальскому протоколу). Однако природные альтернативы, как аммиак и изобутан, имеют свои проблемы, включая токсичность, воспламеняемость и пониженную эффективность в жарком климате.
Хотя твердотельные технологии охлаждения (методы охлаждения, использующие свойства твёрдых материалов без фазовых переходов жидкость-газ) ещё находятся на ранних стадиях разработки, они открывают перспективы для создания более безопасных, тихих и эффективных систем охлаждения, не наносящих вреда окружающей среде.
В настоящее время исследователи работают над выводом этой технологии на рынок в рамках проекта E-CO-HEAT, который продлится до начала 2026 года. Они готовят патент и разрабатывают стратегию для внедрения в промышленности.
По данным Международного энергетического агентства (IEA – межправительственная организация, анализирующая энергетические рынки), на охлаждение в настоящее время приходится 10% мирового спроса электроэнергии. Потребность в этих технологиях быстро растёт из-за повышения температуры и увеличения спроса в развивающихся странах.
По мере дальнейшего роста температур усиливается и необходимость поиска более энергоэффективных и устойчивых решений.
Никель-титановый сплав обеспечит охлаждение, оставаясь твёрдым
В настоящее время только кондиционеров в мире насчитывается около 2 млрд, и IEA ожидает, что к 2050 году это число утроится. Такой быстрый рост, усугубляемый фактом, многие кондиционеры используют вредные для климата хладагенты, что может способствовать значительному экологическому кризису.
Охлаждение основано на фундаментальном физико-химическом явлении фазовых переходов, когда вещество переходит из одного агрегатного состояния (твёрдого, жидкого или газообразного) в другое. В традиционных системах охлаждения движущей силой цикла является процесс испарения (переход из жидкости в газ) и конденсации (переход из газа в жидкость).
Однако некоторые материалы, как никель-титановый сплав нитинол (сплав с уникальными свойствами памяти формы и сверхэластичности), могут претерпевать обратимые структурные фазовые переходы, оставаясь при этом в твёрдом состоянии.
При приложении механического напряжения (растяжения или сжатия) к некоторым материалам они нагреваются, а при снятии напряжения — охлаждаются. Этот процесс, известный как эластокалорическое охлаждение (эффект изменения температуры материала при его деформации), использует материалы, которые не вредны для человека и окружающей среды.
В отличие от традиционных хладагентов, эластокалорические материалы, как нитинол, часто используемый в медицине (например, для стентов и ортодонтических дуг) благодаря биосовместимости (свойство материала не вызывать отрицательных реакций при контакте с живыми тканями), предлагают более безопасную альтернативу.
Теоретически эта технология может быть значительно эффективнее, хотя она всё ещё находится на стадии разработки.
