科學家發明了一種全新的冷藏工藝

向離子冷卻問好。這是一種降低溫度的新方法，有可能用對地球更安全、更好的過程取代現有的冷卻方法。

典型的制冷系統通過氣體將熱量從空間中帶走，氣體在膨脹一定距離時會冷卻。盡管這個過程很有效，但我們使用的一些選擇氣體是特別不友好對環境。

然而，有一種物質可以迫使其吸收和釋放熱能的方式不止一種。

勞倫斯伯克利國家實驗室和美國加州大學伯克利分校的研究人員開發的一種方法利用了材料改變相時能量的儲存或釋放方式，例如當固體冰變成液態水時。

提高冰塊的溫度，它會融化。我們可能不容易看到的是，融化會吸收周圍環境的熱量，有效地冷卻它。

迫使冰融化而不需要調高熱量的一種方法是添加一些帶電粒子或離子。在道路上撒鹽以防止結冰是一個常見的例子。離子熱循環還使用鹽來改變流體的相并冷卻其周圍環境。

“制冷劑的前景是一個未解決的問題，”機械工程師德魯·利利說來自加利福尼亞州勞倫斯伯克利國家實驗室 2023 年 1 月的聲明。“沒有人成功開發出一種替代解決方案，使東西變冷，工作高效，安全，并且不會損害環境。

“我們認為，如果實現得當，離子熱循環有可能實現所有這些目標。

研究人員對離子循環理論進行了建模，以展示它如何與當今使用的制冷劑的效率競爭，甚至提高其效率。流經系統的電流將移動其中的離子，改變材料的熔點以改變溫度。

該團隊還使用碘和鈉制成的鹽來熔化碳酸乙烯酯進行了實驗。這種常見的有機溶劑也用于鋰離子電池，并使用二氧化碳作為輸入生產。這可能使該系統不僅使GWP（全球變暖潛能值）為零，而且使GWP為負。

通過在實驗中應用不到一伏的電荷來測量25攝氏度（45華氏度）的溫度變化，這一結果超過了迄今為止其他熱量技術所能達到的結果。

“我們試圖平衡三件事：制冷劑的 GWP、能源效率和設備本身的成本，”機械工程師拉維·普拉舍爾說來自勞倫斯伯克利國家實驗室。

“從第一次嘗試開始，我們的數據在所有這三個方面看起來都非常有希望。

目前用于制冷過程的蒸汽壓縮系統依賴于具有高 GWP 的氣體，例如各種氫氟碳化合物 （HFC）。簽署《基加利修正案》的國家承諾在未來25年內將氫氟碳化物的生產和消費量減少至少80%，而電熱冷卻可能在其中發揮重要作用。

現在，研究人員需要將技術從實驗室中取出，進入可以商業使用的實際系統，并且可以毫無問題地擴大規模。最終，這些系統可用于加熱和冷卻。

“我們有這個全新的熱力學循環和框架，匯集了來自不同領域的元素，我們已經證明它可以工作，”普拉舍爾說.

“現在，是時候進行實驗來測試不同的材料和技術組合，以應對工程挑戰。

該研究發表于科學.

本文的一個版本于 2023 年 1 月首次發布。

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