Ученые создали элементы, которые могут питать холодильники в будущем

Системы охлаждения и кондиционирования нуждаются в модернизации. Необходимо усовершенствовать электрохимические элементы, которые могли бы стать источником энергии для холодильников будущего. Подробности в нашем материале. Недавний бум в области искусственного интеллекта, сопровождающийся появлением множества энергоемких проектов, ставит перед нами немало задач, в том числе необходимость поддержания комфортной температуры для их функционирования. Центры обработки данных, необходимые для работы этих проектов, выделяют значительное количество тепла, что требует мощных систем кондиционирования для обеспечения их эффективной работы. Традиционным методом охлаждения, используемым в автомобилях, зданиях и на заводах, является парокомпрессионное охлаждение. Однако этот метод часто требует применения вредных для окружающей среды химических хладагентов, что вызывает вопросы о его экологичности. Термогальванические элементы Несмотря на ряд многообещающих достижений в области охлаждения, термогальванические элементы не рассматривались в качестве альтернативы. Более того, принципы, на которых основывается этот метод, больше подходят для обогрева, чем для охлаждения. В термогальванических элементах тепло, образующееся в результате обратимых электрохимических реакций, используется для выработки электроэнергии путем переноса энтропии от источника с высокой температурой к приемнику с более низкой. Хотя обратные термогальванические системы теоретически возможны, эксперты долгое время считали их слишком дорогостоящими и неэффективными для практического применения. Однако недавние химические изменения позволили исследователям пересмотреть свои взгляды на термогальваническое охлаждение. Теперь они считают, что эта технология не только возможна, но и имеет большой потенциал для применения в самых разных областях — от небольших носимых охлаждающих устройств до бытовых кондиционеров и огромных центров обработки данных. Об этих достижениях подробно рассказывается в исследовании, опубликованном 30 января в журнале Joule группой учёных из Китайского университета науки и технологий Хуачжун. — В то время как предыдущие исследования были сосредоточены на разработке оригинальных систем и численном моделировании, мы предлагаем рациональную и универсальную стратегию проектирования термогальванических электролитов, которая обеспечивает рекордно высокую эффективность охлаждения, потенциально доступную для практического применения, — заявил Цзянцзянь Дуань, старший автор исследования. В существующих термогальванических элементах используются так называемые электрохимические окислительно-восстановительные реакции с участием растворенных ионов железа. На первом этапе ионы железа теряют электрон, поглощая тепло, а затем получают еще один электрон и выделяют тепло. По мере того как энергия, вырабатываемая в результате первой реакции, охлаждает окружающий ее раствор электролита, теплоотвод отводит сопутствующее тепло. Эффект охлаждения улучшился на 70 процентов Однако команда Дуана выбрала электрохимический раствор, в котором используется гидратированная соль железа, содержащая перхлорат. Это позволяет ионам железа лучше растворяться и диссоциировать. При растворении в растворителе с добавлением нитрила, а не просто в воде, охлаждающая способность ячеек команды улучшилась примерно на 70 процентов. В предыдущих исследованиях коэффициент термогальванического охлаждения составлял около 0,1 К (32,18 °F), но в версии Дуана коэффициент охлаждения составил около 1,42 К (34,55 °F). Пара градусов по Фаренгейту может показаться не таким уж большим достижением, но, учитывая экономическую эффективность и масштабируемость, это улучшение представляет собой многообещающий скачок в потенциале термогальванического охлаждения. — Хотя наш усовершенствованный электролит коммерчески выгоден, для практического применения этой технологии необходимы дальнейшие усилия по проектированию на системном уровне, масштабированию и обеспечению стабильности, — сказал Дуань. В дальнейшем команда намерена внедрить новые физические конструкции и передовые материалы для повышения общего потенциала охлаждения. Они также планируют приступить к работе над функциональными прототипами холодильников для реального использования в производственных центрах — возможно, даже в проблемных центрах обработки данных с искусственным интеллектом. Новый термометр, созданный на основе атомов, обеспечивает более точные измерения температуры. Подробнее об уникальном изобретении читайте в материале 56orb.