روشی جدید برای فرآیند خنک‌سازی یخچال‌ها به خنک‌کننده یونوکالوریک

سامانه‌های سرمایشی معمولی گرما را از مسیر محفظه‌ای که در آن گازی منبسط می‌شود، از فضا دور می‌کنند. هرچند این فرآیند موثر است، اما برخی گازهای انتخابی که برای این فرآیند استفاده می‌شود و در اصطلاح به آنها گازهای سی‌اف‌سی یا کلروفلوئوروکربن گفته می‌شود برای محیط‌زیست کاملا آسیب‌زننده هستند. با این حال، بیش از یک راه وجود دارد که یک ماده را مجبور به جذب و دفع انرژی گرمایی کرد. فناوری جدیدی که محققان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و دانشگاه کالیفرنیا، در ایالات متحده ابداع کرده‌اند، از روشی برای خنک کردن استفاده می‌کند که ماده‌ای با دریافت انرژی تغییر فاز می‌دهد، مانند زمانی که یخ جامد با دریافت انرژی گرمایی به آب مایع تبدیل می‌شود. وقتی به یک قطعه یخ گرما می‌دهیم، ذوب می‌شود. چیزی که ممکن است به این راحتی نبینیم این است که فرآیند ذوب، گرما را از محیط اطراف خود جذب می‌کند و به طور موثر آن را خنک می‌کند.

یکی از راه‌های ذوب یخ بدون نیاز به افزایش حرارت، اضافه‌کردن چند ذره باردار یا یون است. پاشیدن نمک در جاده‌ها برای جلوگیری از یخ‌زدگی نمونه رایج این فرآیند است. چرخه یونوکالری نیز از نمک برای تغییر فاز مایع و خنک کردن محیط اطراف آن استفاده می‌کند.

درو لیلی، مهندس مکانیک از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا، می‌گوید: چشم‌انداز دستگاه‌های سردکننده یک مشکل حل‌ نشده‌است. هیچ کس راه حل جایگزینی ابداع نکرده است که به واسطه آن مواد را سرد کند، کارآمد و ایمن باشد و به محیط‌زیست آسیب نرساند. ما فکر می‌کنیم چرخه یونوکالری در صورت تحقق مناسب، ظرفیت رسیدن به تمام این اهداف را دارد.»

محققان نظریه چرخه یونوکالری را مدل‌سازی کردند تا نشان دهند چگونه می‌تواند به طور بالقوه با کارایی سامانه‌های سردکننده‌ای که امروزه استفاده می‌شود، رقابت یا حتی آن را بهتر کند. جریانی که از سامانه عبور می‌کند، یون‌های موجود در آن را حرکت داده و نقطه ذوب مواد را تغییر می‌دهد. این تیم همچنین آزمایش‌هایی را با استفاده از نمک ساخته‌شده با ید و سدیم برای ذوب اتیلن‌کربنات انجام داد.

این حلال آلی در باتری‌های لیتیوم یونی نیز استفاده می‌شود و با استفاده از دی‌اکسیدکربن به تولید می‌رسد. این روش موجب می‌شود سامانه نه تنها در مسیر ظرفیت گرمایش جهانی(GWP) صفر به حرکت درآید بلکه حتی آن را منفی کند.

سامانه‌های فشرده‌سازی بخار که در فرآیندهای سرمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد، بر گازهایی متکی است که ظرفیت گرمایش جهانی بالایی دارند، مانند هیدروفلوئوروکربن‌های مختلف(HFC). کشورهایی که متمم کیگالی را امضا کرده‌اند، متعهد شده‌اند تولید و مصرف HFC را حداقل تا ۸۰درصد طی ۲۵سال آینده کاهش دهند و خنک‌سازی یونوکالری می‌تواند نقشی مهم در این امر ایفا کند. اکنون، محققان باید این فناوری را به فراتر از آزمایشگاه ارتقا دهند و به سامانه‌های عملی وارد کنند که می‌توانند به صورت تجاری مورد استفاده قرار گیرند و بدون نگرانی تولید انبوه شوند. در نهایت می‌توان از این سامانه‌ها برای گرمایش و همچنین سرمایش استفاده کرد.

روزنامه جام جم