科学家发明了一种全新的冷藏方法

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

典型的制冷系统通过流体将热量从空间中输送出去，流体在热量蒸发成气体时吸收热量，然后通过封闭的管子输送并冷凝回液体。

尽管这个过程很有效，但我们用作制冷剂的一些选择材料是特别不友好对环境。

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然而，有不止一种方法可以迫使物质吸收和释放热能。

劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的研究人员于 2023 年推出的一种方法利用了材料变相时储存或释放能量的方式，例如当固体冰变成液态水时。

提高一块冰块的温度，它就会融化。我们可能不那么容易看到的是，融化会从周围环境中吸收热量，从而有效地冷却它。

无需增加热量即可迫使冰融化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就是一个常见的例子。离子热循环还使用盐来改变流体的相位并冷却其周围环境。

“制冷剂的格局是一个悬而未决的问题，”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。

“没有人成功开发出一种替代解决方案，可以使东西变冷、高效工作、安全且不伤害环境。我们认为，如果适当实现，离子热循环有可能实现所有这些目标。

研究人员对离子热循环理论进行了建模，以展示它如何潜在地与当今使用的制冷剂的效率竞争，甚至提高其效率。流过系统的电流会移动其中的离子，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。这不仅可能使该系统 GWP [全球变暖潜能值] 为零，而且使 GWP 为负值。

通过在实验中施加不到一伏的电荷测量了 25 摄氏度（45 华氏度）的温度变化，这一结果超过了其他热量技术迄今为止设法实现的结果。

“我们正在努力平衡三件事：制冷剂的 GWP、能源效率和设备本身的成本，”机械工程师 Ravi Prasher 说来自劳伦斯伯克利国家实验室。

“从第一次尝试开始，我们的数据在这三个方面看起来都非常有希望。”

目前制冷过程中使用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 年内将氢氟碳化合物的生产和消费量减少至少 80%，而离子热冷却可能在其中发挥重要作用。

现在，研究人员需要将这项技术从实验室中带出，进入可以商业化使用并毫无问题地扩大规模的实用系统。最终，这些系统可用于加热和冷却。

正在进行的调查正在修补不同的盐，看看哪种组合可能最有效地从空间中吸收热量。2025年，一个国际研究小组发表了他们的研究结果，研究了使用硝酸盐基盐的高效版本，这些盐使用电场和膜进行回收。

这正是 Prasher 和他的团队预计他们的研究将导致的结果。

“我们拥有这个全新的热力学循环和框架，它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材料和技术的不同组合，以应对工程挑战。”

该研究发表在科学.

本文的早期版本于 2023 年 1 月发布。

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