Қытай ғылым академиясының командасы қатты фазалы салқындатқыштардың шектеулерін жоя алатын инновациялық шешім әзірледі. Бір сұйықтықта салқындату мен жылу алмасу процестерін біріктіре отырып, ғалымдар деректер орталықтары мен тұрғын үйлерді салқындатуға арналған болашағы зор балама технологияны ұсынды.

Дәстүрлі салқындатудың экологиялық мәселелері

Қазіргі заманғы салқындату жүйелері мен тоңазытқыш жабдықтары адамзаттың ең маңызды өнертабыстарының бірі болғанымен, оларды пайдалану айтарлықтай экологиялық шығындарға әкеледі. Бүкіл әлемде кеңінен қолданылатын бу-компрессиялық жүйелер 2019 жылы Қытайдағы энергия тұтынудың шамамен 15%-ын және 2020 жылғы деректер бойынша жаһандық көмірқышқыл газы шығарындыларының 7,8%-дан астамын құрады. Қатты фазалы калорикалық материалдар төмен эмиссиялы балама ретінде қарастырылғанымен, олардың жылуды тиімді тасымалдай алмауы бұл технологияның кеңінен қолданылуын шектеді.

Салқындату технологиясындағы серпіліс

Қытай ғылым академиясының Металлдар зерттеу институтының профессоры Ли Бин басқаратын зерттеу тобы «мүмкін емес үштікті» шешуге қол жеткізді: жоғары салқындату қабілеті, тиімді жылу алмасу және нөлдік көміртек шығарындылары. Nature журналында жарияланған еңбектерінде ғалымдар ерігіш барокалорикалық эффектіге негізделген жаңа әдісті ұсынды.

Бұл технологияны жүзеге асыру үшін команда аммоний тиоцианаты (NH₄SCN) ерітіндісін пайдаланды. Мұндай тәсіл қатты салқындатқыштардың жылу артықшылықтарын сұйықтықтардың жылдам ағынымен үйлестіреді. Салқындатқышты айдалатын сұйықтыққа айналдыру арқылы жүйе қысым өзгерістеріне лезде жауап береді және дәстүрлі қатты шекараларға тән жылу алмасудағы тар орындарды болдырмайды.

Жұмыс принципі мен тиімділігі

Жаңа салқындату циклі қарапайым процестер тізбегіне негізделген. Эксперименттер барысында бөлме температурасында сұйықтықтың температурасы небәрі 20 секундта 30 Кельвинге (шамамен 30°C) төмендеді. Жоғары температураларда салқындату диапазоны 54 Кельвинге жетті. Төрт сатылы циклдің прототипін модельдеу нәтижесінде энергия тиімділігі 77%-ға жуық, ал салқындату қабілеті граммға 67 джоульге жеткені анықталды.

Қолдану перспективалары

2050 жылға қарай жаһандық салқындату сұранысының үш есеге артуы болжанып отырған жағдайда (2022 жылғы деректер бойынша), бұл тұрақты әрі қайтымды технология нөлдік шығарындылы бар коммерциялық тоңазытқыш жабдықтарына жол ашады. Оның жоғары температурадағы ерекше сипаттамалары жаңа буын жасанды интеллектпен жұмыс істейтін есептеу орталықтарындағы қарқынды жылу жүктемелерін басқаруға өте қолайлы етеді.