Ученые придумали альтернативу традиционным хладагентам, используемым в кондиционерах и холодильниках, которые зачастую разрушают озоновый слой планеты. Испанские и британские ученые создали экологически безопасный твердый хладагент, которым можно будет заменить малоэффективные и загрязняющие
Ученые придумали альтернативу традиционным хладагентам, используемым в кондиционерах и холодильниках, которые зачастую разрушают озоновый слой планеты.
Испанские и британские ученые создали экологически безопасный твердый хладагент, которым можно будет заменить малоэффективные и загрязняющие атмосферу газы, используемые в рефрижераторах и кондиционерах.
Исследователи выяснили, что под высоким давлением «пластиковые» кристаллы неопентилгликоля (NPG) проявляют прекрасные охлаждающие свойства, достаточные чтобы составить конкуренцию традиционным хладагентам. Этот материал широко доступен, дешев и демонстрирует хорошую работоспособность при близкой к комнатной температуре.
В большинстве систем кондиционирования и холодильных установках в качестве хладагента используются гидрофторуглероды (HFC) или углеводородные соединения (HC), одинаково токсичные, иногда горючие и провоцирующие глобальное потепление при утечке в атмосферу.
«Помимо вредоносности для окружающей среды рефрижераторы, работающие на газе FHC или HC, еще и имеют низкую производительность, — говорит профессор Кембриджского университета Хавьер Мойя. — Это надо иметь в виду, так как холодильники и кондиционеры потребляют примерно одну пятую от общего объема производимой на планете электроэнергии, и спрос на кондиционирование воздуха в домах постоянно растет».
Эта проблема заставила ученых всего мира искать альтернативу хладагентам (а иногда принципиально новые технологии кондиционирования), прежде всего, среди твердых материалов. Специалисты Кембриджского университета и Университета Каталонии обнаружили необычные температурные изменения в кристаллах NPG, проявляющиеся под высоким давлением.
Традиционные решения на основе хлор- или фторсодержащих хладагентов основываются на том, что после установки кондиционера температурные изменения проявляются при расширении сжатой жидкости: температура вещества падает, охлаждающий эффект передается на окружающие предметы – именно это происходит с газами HFC и HC.
В твердых хладагентах эффект достигается изменением микроскопической структуры материала путем воздействия магнитным полем, электричеством или же применением механической силы. На протяжении десятилетий калорический эффект достигался температурными изменениями в жидкости, однако обнаружение выраженного барокалорического эффекта (охлаждения под давлением) в NPG и схожих органических соединениях может совершить революцию в производстве хладотехники.
Из-за природы их химических связей органические материалы легче сжимать, и NPG широко используется в синтезе красок, сложных полиэфиров, пластификаторов и смазочных материалов. Он не только широко доступен, но и недорог в производстве.
Молекулы NPG, состоящие из углерода, водорода и кислорода, являются почти сферическими и слабо взаимодействуют друг с другом. Эти свободные связи в своей микроскопической структуре позволяют молекулам вращаться относительно свободно. При этом слово «пластик» в «пластиковых кристаллах» относится не к его химическому составу, а скорее к его пластичности. Пластмассовые кристаллы находятся на границе между твердым телом и жидкостью.
Сжатие NPG приводит к беспрецедентно большим тепловым изменениям из-за молекулярной реконфигурации. Достигнутое изменение температуры сопоставимо с теми, которые коммерчески используются в системах кондиционирования на основе HFC и HC.
Обнаружение колоссальных барокалорических эффектов в пластиковом кристалле может вывести эту технологию на передний план исследований для достижения безопасного экологически чистого охлаждения без ущерба для производительности.
В настоящее время Мойа со свей командой работают с Cambridge Enterprise, подразделением по коммерциализации разработок Кембриджского университета. В ближайших планах ученых – поставить эту технологию на коммерческие рельсы.
Источник: prime-climate.com.ua
{full-story limit=»10000″}
Источник:
