科学家发明了一种全新的冷藏工艺

向离子冷却问好。这是一种降低温度的新方法，有可能用对地球更安全、更好的过程取代现有的冷却方法。

典型的制冷系统通过气体将热量从空间中带走，气体在膨胀一定距离时会冷却。尽管这个过程很有效，但我们使用的一些选择气体是特别不友好对环境。

然而，有一种物质可以迫使其吸收和释放热能的方式不止一种。

劳伦斯伯克利国家实验室和美国加州大学伯克利分校的研究人员开发的一种方法利用了材料改变相时能量的储存或释放方式，例如当固体冰变成液态水时。

提高冰块的温度，它会融化。我们可能不容易看到的是，融化会吸收周围环境的热量，有效地冷却它。

迫使冰融化而不需要调高热量的一种方法是添加一些带电粒子或离子。在道路上撒盐以防止结冰是一个常见的例子。离子热循环还使用盐来改变流体的相并冷却其周围环境。

“制冷剂的前景是一个未解决的问题，”机械工程师德鲁·利利说来自加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室 2023 年 1 月的声明。“没有人成功开发出一种替代解决方案，使东西变冷，工作高效，安全，并且不会损害环境。

“我们认为，如果实现得当，离子热循环有可能实现所有这些目标。

研究人员对离子循环理论进行了建模，以展示它如何与当今使用的制冷剂的效率竞争，甚至提高其效率。流经系统的电流将移动其中的离子，改变材料的熔点以改变温度。

该团队还使用碘和钠制成的盐来熔化碳酸乙烯酯进行了实验。这种常见的有机溶剂也用于锂离子电池，并使用二氧化碳作为输入生产。这可能使该系统不仅使GWP（全球变暖潜能值）为零，而且使GWP为负。

通过在实验中应用不到一伏的电荷来测量25摄氏度（45华氏度）的温度变化，这一结果超过了迄今为止其他热量技术所能达到的结果。

“我们试图平衡三件事：制冷剂的 GWP、能源效率和设备本身的成本，”机械工程师拉维·普拉舍尔说来自劳伦斯伯克利国家实验室。

“从第一次尝试开始，我们的数据在所有这三个方面看起来都非常有希望。

目前用于制冷过程的蒸汽压缩系统依赖于具有高 GWP 的气体，例如各种氢氟碳化合物 （HFC）。签署《基加利修正案》的国家承诺在未来25年内将氢氟碳化物的生产和消费量减少至少80%，而电热冷却可能在其中发挥重要作用。

现在，研究人员需要将技术从实验室中取出，进入可以商业使用的实际系统，并且可以毫无问题地扩大规模。最终，这些系统可用于加热和冷却。

“我们有这个全新的热力学循环和框架，汇集了来自不同领域的元素，我们已经证明它可以工作，”普拉舍尔说.

“现在，是时候进行实验来测试不同的材料和技术组合，以应对工程挑战。

该研究发表于科学.

本文的一个版本于 2023 年 1 月首次发布。

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