Китайские исследователи разработали новый метод охлаждения барокалорической жидкостью

Группа ученых под руководством профессора ЛИ Бина из Института исследования металлов Китайской академии наук представила новую технологию охлаждения, основанную на «барокалорическом эффекте растворения». В исследовании, опубликованном в Nature, представлен подход с использованием жидкости, который может стать альтернативой традиционным холодильным системам с нулевым выбросом углерода.

Традиционные системы охлаждения с парокомпрессионным циклом энергозатратны и сопровождаются значительными выбросами углекислого газа. Твердотельное охлаждение считается более экологичным вариантом, но его применение ограничено из-за неэффективной теплопередачи. Новый метод решает эту проблему, сочетая твердотельные материалы с жидкофазными, что позволяет использовать хладагент в качестве теплоносителя.

Исследователи продемонстрировали этот эффект на примере тиоцианата аммония (NH₄SCN), растворенного в воде. При растворении выделяется тепло, а под давлением соль выпадает в осадок, что позволяет осуществлять обратимый цикл охлаждения. Этот процесс обеспечивает эффективную теплопередачу и позволяет избежать ограничений, связанных с границами раздела твердых тел.

Экспериментальные результаты показали, что при комнатной температуре температура падает почти на 30 К за 20 секунд, а при более высоких температурах — до 54 К, что значительно выше, чем у существующих твердотельных барокалорических систем. Моделирование показало, что в прототипе цикла охлаждения холодопроизводительность составляет 67 Дж/г, а эффективность — до 77 %.

Команда использовала спектроскопические методы in situ, чтобы подтвердить стабильность, обратимость и быструю реакцию системы на изменения давления, что делает ее пригодной для практического применения.

По мнению исследователей, конструкция на основе жидкости открывает новые возможности для создания мощных холодильных систем, не загрязняющих окружающую среду. Благодаря высокой эффективности при повышенных температурах она может стать потенциальным решением для терморегулирования в высокопроизводительных вычислительных центрах.