Новата технология няма да използва вредни хладилни газове
Климатиците по света компресират и изпаряват вредни за околната среда газове, за да охлаждат и загряват въздуха. Новата технология съчетава редица съществуващи техники и има завидна производителност. Тя може да промени всичко.
Използването на вредни за околната среда газове в климатици и хладилници може да стане излишно, ако нов вид термопомпа навлезе в нашето ежедневие. Прототипът използва електрически полета и специална керамика вместо алтернативно изпаряване на хладилен флуид и кондензирането му с компресор за затопляне или охлаждане на въздуха.
Експериментално устройство
Учените построиха експериментално устройство от керамика със силен електрокалоричен ефект. Материалите, които показват този ефект се нагряват, когато са изложени на електрически полета. В електрокалоричния материал атомите имат електрическа поляризация. Лек дисбаланс в разпределението на електрони зарежда тези атоми с плюс и минус.
Когато материалът остане сам, поляризацията на атомите непрекъснато се върти в произволни посоки. Но когато материалът е изложен на електрическо поле, всички електростатични полюси изведнъж се изравняват. Този преход от безпорядък към ред означава, че ентропията на електроните внезапно пада.
Според законите на термодинамиката, общата ентропия на една система никога не може да намалее. Ако намалее някъде, то трябва да се увеличи другаде. Това допълнително разстройство означава, че самите атоми започват да вибрират по-бързо, което води до повишаване на температурата.
Електрически импулс
Изследователите премахват топлината, като пускат течност между плочите на електрокалоричния материал. Същевременно поддържат електрическото поле включено. Резултатът е, че плочата се връща към първоначалната температура на околната среда, но има по-ниска поляризационна ентропия.
Изключване на електрическото поле произвежда обратния ефект – поляризациите отново стават хаотични и ентропията се излива от атомната решетка на керамиката, отнасяйки топлината със себе си. Резултатът е, че решетката става по-студена от температурата на околната среда и може да охлажда течността, изпомпвана между плочите. След това цикълът започва отново. В хладилник или климатик топлината от загрятата течност ще се разпръсне в околната среда, докато охладената течност ще служи за поддържане на температурата в помещението.
Поглед в бъдещето
Въпреки че технологията все още не е готова за комерсиализация, с допълнителни усъвършенствания ефективността на електрокалоричната термопомпа може да бъде конкурентна на тази на съществуващите такива. Това е сравнително трудно за постигане, тъй като термопомпите базирани на компресори са много ефективни. Когато се използват за отопление на сгради те могат да отделят три или повече пъти топлина, отколкото отоплителите на помещения, за същото количество потребление на електроенергия.
За разлика от стандартната термопомпа, електрокалоричната няма да се нуждае от хладилни агенти, които са потенциално вредни за околната среда. Премахвайки нуждата от компресор, те могат да се поберат в по-малко и по-просто устройство.
