ABD ve Çin'deki bir araştırma ekibi tarafından, metal boru demetlerinde gerilim açığa çıktıkça ısıyı emen elastokalorik bir soğutma sistemi geliştirildi. Liderliğinde İçiro Takeuchi Maryland Üniversitesi'nde ekibin planı, diğer kalorik malzemelerle eşit bir soğutma performansı elde etti ve çok da uzak olmayan bir gelecekte ticari kullanımın önünü açabilir.
Geleneksel soğutma sistemleri genellikle atmosfere salındıklarında güçlü sera etkisine sahip gazlar kullanır. Sonuç olarak, araştırmacılar kalori malzemelerine dayalı alternatif katı hal soğutma teknolojileri geliştiriyorlar. Bu malzemeler, harici manyetik veya elektrik alanlara maruz kaldıklarında veya mekanik stres veya basınca tepki olarak sıcaklık değişimlerine maruz kalır. Kalorik malzemelere dayalı soğutma sistemleri, zararlı kimyasallardan kaçınmanın yanı sıra, mevcut buzdolaplarından daha fazla enerji tasarrufu sağlayabilir.
Şimdiye kadar, bu araştırma esas olarak manyetokalorik malzemelere odaklandı - ancak son zamanlarda elastokalorik malzemeler, ticari kalorik soğutma için daha umut verici adaylar olarak ortaya çıktı. Bu malzemeler arasında oldukça elastik ve kolayca imal edilebilen alaşımlı nikel titanyum (NiTi) bulunmaktadır.
Baskı altında
Takeuchi'nin ekibinin on yıldan uzun bir süre önce ilk kez gösterdiği gibi, bu alaşımın ince telleri gerilim altındayken büyük miktarlarda ısıyı dışarı atabilir ve gerilim serbest kaldığında onu emebilir. Takeuchi, "Yaklaşık 12 yıl önce, NiTi'nin deneysel olarak elle hissedebileceğiniz geniş bir sıcaklık aralığı gösterebildiğini keşfettik," diye hatırlıyor. "O zamanlar bunu, kolayca bulunabilen NiTi tellerine gerilim ekleyerek gösterdik. Elastokalorik cihazlar yapmaya böyle başladık.”
Araştırmacılar daha sonra ticari olarak faydalı soğutma uygulamaları geliştirmek için çalışmaya başladılar. Bununla birlikte, elastokalorik soğutmayı büyük ölçekte uygulamak, önemli bir teknik zorluk haline geldi. Asıl sorun, tekrarlanan gerilim ve serbest bırakma döngülerinin NiTi tellere zarar vererek pratik ömürlerini sınırlamasıdır.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için Takeuchi'nin ekibi, suyun NiTi tüp demetlerinden pompalandığı yeni bir ısı değişim sistemi geliştirdi. "Çeşitli mühendislik zorluklarını aşmamız uzun zaman aldı, ancak son gösterimimizle 10 yıl önce öngördüğümüzü gösterebildik. Suyu ısı eşanjörü sıvısı olarak kullanıyoruz - suyu daha soğuk hale getiriyoruz, böylece soğutma veya iklimlendirme için kullanılabilir," diye açıklıyor Takeuchi.
Ekip, yaklaşımın başarısını ölçmek için iki miktar kullandı. İlki, ısı giderme oranını açıklayan “verilen soğutma gücü”dür. İkincisi, sistemin her iki ucundaki su arasındaki sıcaklık farkını tanımlayan "sıcaklık aralığı" dır. Takeuchi, "Bu iki önemli rakam için sırasıyla 260 W ve 22.5 K elde edebildik" diyor. Araştırmacılar, ısı değişim sistemlerindeki vanaların çalışma sıralarını ayarlayarak, sırayla bu değerlerin her birini maksimize ettiler.
Yakalamak
Bu son sonuçlar, elastokalorik malzemelerin manyetokalorik muadillerinin soğutma performansını nasıl yakaladığının bir örneğidir ve yakında ticari soğutma sistemleri için uygun adaylar olabilir.
Katı hal soğutması, elektrik alanı kaynaklı gerilme ile sağlanır
Bununla birlikte, Takeuchi, elastokalorik malzemelerin pratik kullanımının, muhtemelen önce daha gelişmiş malzemelerin geliştirilmesini gerektireceğinden, hala biraz uzakta olabileceğini kabul ediyor. "NiTi için gereken yüksek gerilim hala bir sorun, ancak ufukta çok daha küçük gerilimle elastokalorik etkiler sergilediği bilinen diğer süper elastik malzemeler var" diyor.
"Bu malzemeler daha az geliştirildi ve henüz ticari olarak mevcut değil, ancak bu malzemelerin daha da geliştirilmesinin ve düşük stresli soğutma sistemlerinde uygulanmasının gerçekten heyecan verici bir olasılık olduğuna inanıyoruz." Takeuchi'nin ekibi, kompakt, elastokalorik bir şarap soğutucusu için planlar hazırladı ve bu malzemeler mevcut olduğunda başarılı bir prototip göstermeyi umuyor.
Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Bilim.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/new-elastocaloric-cooling-system-shows-promise-for-commercial-use/
