BİLİM İNSANLARI YENİ VE HARİKA BİR SOĞUTMA YÖNTEMİ GELİŞTİRDİ

Share

Tweet

Share

Share

Email

Comments

BİLİM İNSANLARI, SOĞUTMANIN TAMAMEN YENİ BİR YOLUNU İCAT ETTİ

İyonokalorik soğutmaya merhaba deyin 

Mevcut yöntemleri daha güvenli ve gezegen için daha dost olan bir şeyle değiştirme potansiyeline sahip cıvayı düşürmenin yeni bir yolu..

Tipik soğutma sistemleri, ısıyı bir yerden bir miktar uzağa genişledikçe soğuyan bir gaz aracılığıyla taşır.. Bu süreç ne kadar etkili olursa olsun, kullandığımız bazı seçkin gazlar da özellikle çevre dostu değildir.

Bununla birlikte, bir maddenin ısı enerjisini emmeye ve vermeye zorlanmasının birden fazla yolu vardır..

ABD’deki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’den araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir yöntem, katı buzun sıvı suya dönüşmesi gibi bir malzeme faz değiştirdiğinde enerjinin depolanma veya salınma şeklinden yararlanıyor.

Bir buz bloğunun üzerindeki sıcaklığı yükseltin, eriyecektir. Bu kadar kolay göremeyebileceğimiz şey, erimenin çevresinden ısıyı emerek etkili bir şekilde soğutmasıdır..

Isıyı artırmaya gerek kalmadan buzu erimeye zorlamanın bir yolu, birkaç yüklü parçacık veya iyon eklemektir..

 -Buz oluşumunu önlemek için yollara tuz koymak, bunun yaygın bir örneğidir.. 

-İyonokalorik döngü ayrıca bir sıvının fazını değiştirmek ve çevresini soğutmak için tuz kullanır.

– Kaliforniya’daki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan makine mühendisi Drew Lilley:

“Soğutucu akışkanların durumu çözülmemiş bir sorundur.. Hiç kimse malzemeleri soğutan, verimli çalışan, güvenli ve çevreye zarar vermeyen alternatif bir çözümü başarıyla geliştirmedi..

İyonokalorik döngünün, uygun şekilde gerçekleştirilirse tüm bu hedefleri karşılama potansiyeline sahip olduğunu düşünüyoruz..

Araştırmacılar, iyonokalorik döngü teorisini, günümüzde kullanılan soğutucu akışkanların verimliliğiyle potansiyel olarak nasıl rekabet edebileceğini ve hatta iyileştirebileceğini göstermek için modellediler..

  -Sistemden geçen bir akım, içindeki iyonları hareket ettirerek, malzemenin erime noktasını sıcaklığı değiştirmek için kaydırır..

Ekip ayrıca etilen karbonatı eritmek için iyot ve sodyumdan yapılmış bir tuz kullanarak deneyler yaptı..

 -Bu yaygın organik çözücü, lityum iyon pillerde de kullanılır ve girdi olarak karbondioksit kullanılarak üretilir..

 -Bu, sistemi yalnızca GWP [küresel ısınma potansiyeli] sıfır değil, GWP negatif de yapabilir..

Deneyde tek bir volttan daha az şarj uygulanarak 25 santigrat derece (45 Fahrenheit derece) sıcaklık kayması ölçüldü; bu, diğer kalori teknolojilerinin şimdiye kadar başardıklarını aşan bir sonuç..

– Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan makine mühendisi Ravi Prasher:

“Dengelemeye çalıştığımız üç şey var: soğutucu akışkanın GWP’si, enerji verimliliği ve ekipmanın maliyeti.. İlk denemeden itibaren, verilerimiz bu üç yönün hepsinde çok umut verici görünüyor.”

Şu anda soğutma işlemlerinde kullanılan buhar sıkıştırma sistemleri, çeşitli hidroflorokarbonlar (HFC’ler) gibi yüksek GWP’ye sahip gazlara dayanmaktadır..

 Kigali Değişikliğine imza atan ülkeler, önümüzdeki 25 yıl içinde HFC’lerin üretimini ve tüketimini en az yüzde 80 azaltmayı taahhüt ettiler ve iyonokalorik soğutma bunda önemli bir rol oynayabilir..

Şimdi, araştırmacıların teknolojiyi laboratuvardan çıkarması ve ticari olarak kullanılabilecek ve herhangi bir sorun olmadan ölçeklenebilen pratik sistemlere dönüştürmesi gerekiyor. Sonunda, bu sistemler ısıtmanın yanı sıra soğutma için de kullanılabilir..

– Prasher:

“Farklı alanlardan öğeleri bir araya getiren bu yepyeni termodinamik döngüye ve çerçeveye sahibiz ve bunun işe yarayabileceğini gösterdik..

Şimdi, mühendislik zorluklarını karşılamak için farklı malzeme ve teknik kombinasyonlarını test etme deneylerinin zamanı geldi.”

https://www.sciencealert.com/scientists-just-invented-an-entirely-new-way-to-refrigerate-things//DAVİD NİELD

BERKELEY LABORATUVARI BİLİM İNSANLARI YENİ VE HARİKA BİR SOĞUTMA YÖNTEMİ GELİŞTİRDİ

Araştırmacılar, iyonokalorik soğutmanın bir gün yüksek küresel ısınma potansiyeline sahip soğutucu akışkanların yerini almasına yardımcı olabileceğini ve evler için güvenli, verimli soğutma ve ısıtma sağlayabileceğini umuyor..

İyonokalorik soğutma, katı buzdan sıvı suya geçiş gibi bir malzeme faz değiştirdiğinde enerjinin veya ısının depolanma veya salınma şeklinden yararlanır..

 Bir maddenin erimesi çevreden ısı alırken, katılaşması ısı açığa çıkarır..

 İyonokalorik döngü, bir tuzdan gelen iyonların (elektrik yüklü atomlar veya moleküller) akışı yoluyla bu faza ve sıcaklık değişimine neden olur..

Araştırmacılar, yöntemin bir gün evlerde kullanılan enerjinin yarısından fazlasını oluşturan verimli ısıtma ve soğutma sağlayabileceğini ve soğutucu olarak yüksek küresel ısınma potansiyeline sahip gazları kullanan mevcut “buhar sıkıştırmalı” sistemlerin aşamalı olarak kaldırılmasına yardımcı olabileceğini umuyor..

 İyonokalorik soğutma, bu tür gazların atmosfere kaçma riskini katı ve sıvı bileşenlerle değiştirerek ortadan kaldıracaktır..

– Berkeley Lab’de lisansüstü araştırma görevlisi olan Drew Lilley:

“Soğutucu akışkanların manzarası çözülmemiş bir sorundur: Hiç kimse malzemeleri soğutan, verimli çalışan, güvenli ve çevreye zarar vermeyen alternatif bir çözümü başarıyla geliştirmedi..

Çalışmayı yöneten UC Berkeley’de doktora adayı. “İyonokalorik döngünün, uygun şekilde gerçekleştirilirse tüm bu hedefleri karşılama potansiyeline sahip olduğunu düşünüyoruz.”

Mevcut soğutucu akışkanların yerini alacak bir çözüm bulmak, Kigali Değişikliği’ndekiler (Ekim 2022’de ABD dahil 145 taraf tarafından kabul edildi) gibi ülkelerin iklim değişikliği hedeflerini karşılaması için çok önemlidir.. 

Anlaşma, imzalayan taraflara hidroflorokarbonların (HFC’ler) üretimini ve tüketimini önümüzdeki 25 yıl içinde en az %80 oranında azaltma taahhüdünde bulunuyor..

 HFC’ler, buzdolaplarında ve klima sistemlerinde yaygın olarak bulunan güçlü sera gazlarıdır ve ısıyı karbondioksitten binlerce kat daha etkili bir şekilde hapsedebilir..

Yeni iyonokalorik döngü, geliştirilmekte olan diğer birkaç “kalorik” soğutma türüne katılıyor. Bu teknikler, katı malzemeleri ısıyı emmeleri veya salmaları için manipüle etmek için manyetizma, basınç, germe ve elektrik alanları dahil olmak üzere farklı yöntemler kullanır..

 İyonokalorik soğutma, katıdan sıvıya faz değişikliklerini yönlendirmek için iyonları kullanarak farklılık gösterir..

 Bir sıvı kullanmak, malzemeyi pompalanabilir hale getirerek sisteme ısının girmesini veya sistemden çıkarılmasını kolaylaştırır..

katı hal soğutmanın mücadele ettiği bir şey..

Lilley ve Berkeley Lab’in Enerji Teknolojileri Alanı’nda bir araştırma üyesi ve UC Berkeley’de makine mühendisliğinde yardımcı profesör olan ilgili yazar Ravi Prasher, iyonokalorik döngünün altında yatan teoriyi ortaya koydu..

 Bugün sistemlerin çoğunda bulunan gaz halindeki soğutucu akışkanların verimliliğiyle rekabet etme ve hatta verimliliklerini aşma potansiyeline sahip olduğunu hesapladılar..

Tekniği deneysel olarak da gösterdiler. Lilley, lityum iyon pillerde yaygın olarak kullanılan bir organik çözücü olan etilen karbonatın yanı sıra iyot ve sodyumdan yapılmış bir tuz kullandı.. 

– Lilley:

“Yalnızca GWP [küresel ısınma potansiyeli]-sıfır değil, aynı zamanda GWP-negatif olan soğutucu akışkanlara sahip olma potansiyeli var..

Etilen karbonat gibi bir malzeme kullanmak aslında karbon negatif olabilir, çünkü onu bir girdi olarak karbondioksit kullanarak üretirsiniz. Bu bize karbon yakalamadan elde edilen CO2’yi kullanmamız için bir yer sağlayabilir.”

Sistemden geçen akım, malzemenin erime noktasını değiştirerek iyonları hareket ettirir. Malzeme eridiğinde çevreden ısı alır ve iyonlar uzaklaşıp malzeme katılaştığında ise ısıyı geri verir..

 İlk deney, bir volttan daha az kullanarak 25 santigrat derecelik bir sıcaklık değişikliği gösterdi; bu, diğer kalori teknolojilerinin gösterdiğinden daha büyük bir sıcaklık artışıydı..

– Prasher:

“Dengelemeye çalıştığımız üç şey var: soğutucu akışkanın GWP’si, enerji verimliliği ve ekipmanın maliyeti..

İlk denemeden itibaren, verilerimiz bu üç yönün hepsinde çok umut verici görünüyor..”

Kalorik yöntemler genellikle soğutma güçleri açısından tartışılırken, döngüler su ısıtma veya endüstriyel ısıtma gibi uygulamalar için de kullanılabilir..

 İyonokalorik ekip, tekniğin büyük miktarlarda soğutmayı desteklemek, sistemin destekleyebileceği sıcaklık değişikliği miktarını iyileştirmek ve verimliliği artırmak için nasıl ölçeklenebileceğini belirlemek için prototipler üzerinde çalışmaya devam ediyor.. 

– Prasher:

“Farklı alanlardan öğeleri bir araya getiren bu yepyeni termodinamik döngüye ve çerçeveye sahibiz ve bunun işe yarayabileceğini gösterdik.. Şimdi, mühendislik zorluklarını karşılamak için farklı malzeme ve teknik kombinasyonlarını test etme deneylerinin zamanı geldi..”

Lilley ve Prasher, iyonokalorik soğutma döngüsü için geçici bir patent aldılar ve teknoloji artık ipo@lbl.gov ile iletişime geçilerek lisanslanabilir.

Bu çalışma DOE’nin Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji Bina Teknolojileri Programı tarafından desteklenmiştir..

1931’de en büyük bilimsel zorlukların ekipler tarafından ele alınabileceği inancıyla kurulan Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve bilim adamları 16 Nobel Ödülü’ne layık görüldü. Bugün, Berkeley Lab araştırmacıları sürdürülebilir enerji ve çevre çözümleri geliştiriyor, faydalı yeni malzemeler yaratıyor, bilgi işlemin sınırlarını ilerletiyor ve yaşam, madde ve evrenin gizemlerini araştırıyor. Dünyanın dört bir yanından bilim adamları, kendi keşif bilimleri için Laboratuvarın tesislerine güveniyor. Berkeley Lab, California Üniversitesi tarafından ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi adına yönetilen çok programlı bir ulusal laboratuvardır..

DOE’nin Bilim Ofisi, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki fizik bilimlerindeki temel araştırmaların tek ve en büyük destekçisidir ve zamanımızın en acil zorluklarından bazılarını ele almak için çalışmaktadır. Daha fazla bilgi için lütfen energy.gov/science adresini ziyaret edin ..

Lauren Biron