Znanstvenici su otkrili novi način hlađenja - ionokalorično hlađenje. Riječ je o novom načinu snižavanja temperature koji bi u budućnosti mogao zamijeniti postojeće metode hlađenja sigurnijim i ekološki prihvatljivijim postupkom.
Uobičajeni rashladni sustavi odvode toplinu iz prostora pomoću tekućine koja apsorbira toplinu dok isparava u plin. Taj se plin zatim kroz zatvoreni sustav prenosi i ponovno kondenzira u tekućinu.
Iako je taj postupak vrlo učinkovit, neki materijali koji se koriste kao rashladna sredstva izrazito su štetni za okoliš.
Kako funkcionira?
Postoji više načina na koje se tvar može natjerati da apsorbira ili oslobađa toplinsku energiju.
Metoda predstavljena 2023. godine, koju su razvili istraživači iz Lawrence Berkeley National Laboratory i University of California, Berkeley, koristi činjenicu da se energija pohranjuje ili oslobađa kada tvar mijenja agregatno stanje, primjerice kada se led pretvara u vodu.
Ako povećamo temperaturu leda, on će se otopiti. Ono što se teže primjećuje jest da se pri topljenju apsorbira toplina iz okoline, čime se prostor zapravo hladi.
Led se može otopiti i bez povećanja temperature, primjerice dodavanjem nabijenih čestica, odnosno iona. Posipanje soli po cestama kako bi se spriječilo stvaranje leda poznat je primjer takvog procesa.
Ionokalorički ciklus koristi upravo sol kako bi promijenio fazu tekućine i time rashladio okolinu.
Znanstvenici vide veliko rješenje za budućnost
"Područje rashladnih sredstava još uvijek nije riješen problem", rekao je strojarski inženjer Drew Lilley iz Lawrence Berkeley National Laboratory.
"Još nitko nije razvio rješenje koje istodobno učinkovito hladi, sigurno je za korištenje i ne šteti okolišu. Smatramo da ionokalorički ciklus ima potencijal ispuniti sve te uvjete ako se pravilno razvije."
Istraživači su modelirali ionokalorički ciklus kako bi pokazali da bi mogao biti jednako učinkovit ili čak učinkovitiji od današnjih rashladnih sustava. Električna struja pomiče ione kroz sustav i time mijenja točku taljenja materijala, što uzrokuje promjenu temperature.
Eksperiment pokazao odlične rezultate
U eksperimentima je korištena sol s jodom i natrijem koja je uzrokovala taljenje etilen-karbonata, organskog otapala koje se koristi i u litij-ionskim baterijama te se proizvodi uz pomoć ugljikova dioksida. Zbog toga bi takav sustav mogao imati nultu ili čak negativnu vrijednost globalnog zagrijavanja.
U pokusu je zabilježena promjena temperature od 25 °C uz napon manji od jednog volta, što je bolji rezultat od dosadašnjih sličnih tehnologija.
"Moramo uskladiti tri stvari: utjecaj rashladnog sredstva na klimu, energetsku učinkovitost i cijenu opreme", rekao je strojarski inženjer Ravi Prasher.
"Već prvi rezultati izgledaju vrlo obećavajuće u sva tri područja."
Mogla bi zamijeniti današnje hladnjake i klime
Današnji rashladni sustavi koriste plinove s visokim potencijalom globalnog zagrijavanja, poput hidrofluorougljika. Zemlje koje su prihvatile Kigali amandman obvezale su se smanjiti njihovu proizvodnju i uporabu za najmanje 80 posto u sljedećih 25 godina, a ionokaloričko hlađenje moglo bi imati važnu ulogu u tom procesu.
Sljedeći korak je razvoj praktičnih sustava koji se mogu koristiti u komercijalne svrhe. U budućnosti bi se ova tehnologija mogla koristiti i za grijanje, a ne samo za hlađenje.
Trenutačna istraživanja ispituju različite vrste soli kako bi se utvrdilo koje kombinacije najbolje odvode toplinu. Godine 2025. međunarodni tim znanstvenika objavio je rezultate istraživanja vrlo učinkovite verzije sustava koji koristi nitrate, a koji se obnavljaju pomoću električnog polja i membrana.
"Razvili smo potpuno novi termodinamički ciklus koji povezuje više znanstvenih područja i pokazali smo da može funkcionirati", rekao je Prasher.
"Sada slijedi faza eksperimenata kako bismo pronašli najbolje kombinacije materijala i riješili tehničke izazove."
Istraživanje je objavljeno u časopisu Science.
Uobičajeni rashladni sustavi odvode toplinu iz prostora pomoću tekućine koja apsorbira toplinu dok isparava u plin. Taj se plin zatim kroz zatvoreni sustav prenosi i ponovno kondenzira u tekućinu.
Iako je taj postupak vrlo učinkovit, neki materijali koji se koriste kao rashladna sredstva izrazito su štetni za okoliš.
Kako funkcionira?
Postoji više načina na koje se tvar može natjerati da apsorbira ili oslobađa toplinsku energiju.
Metoda predstavljena 2023. godine, koju su razvili istraživači iz Lawrence Berkeley National Laboratory i University of California, Berkeley, koristi činjenicu da se energija pohranjuje ili oslobađa kada tvar mijenja agregatno stanje, primjerice kada se led pretvara u vodu.
Ako povećamo temperaturu leda, on će se otopiti. Ono što se teže primjećuje jest da se pri topljenju apsorbira toplina iz okoline, čime se prostor zapravo hladi.
Led se može otopiti i bez povećanja temperature, primjerice dodavanjem nabijenih čestica, odnosno iona. Posipanje soli po cestama kako bi se spriječilo stvaranje leda poznat je primjer takvog procesa.
Ionokalorički ciklus koristi upravo sol kako bi promijenio fazu tekućine i time rashladio okolinu.
Znanstvenici vide veliko rješenje za budućnost
"Područje rashladnih sredstava još uvijek nije riješen problem", rekao je strojarski inženjer Drew Lilley iz Lawrence Berkeley National Laboratory.
"Još nitko nije razvio rješenje koje istodobno učinkovito hladi, sigurno je za korištenje i ne šteti okolišu. Smatramo da ionokalorički ciklus ima potencijal ispuniti sve te uvjete ako se pravilno razvije."
Istraživači su modelirali ionokalorički ciklus kako bi pokazali da bi mogao biti jednako učinkovit ili čak učinkovitiji od današnjih rashladnih sustava. Električna struja pomiče ione kroz sustav i time mijenja točku taljenja materijala, što uzrokuje promjenu temperature.
Eksperiment pokazao odlične rezultate
U eksperimentima je korištena sol s jodom i natrijem koja je uzrokovala taljenje etilen-karbonata, organskog otapala koje se koristi i u litij-ionskim baterijama te se proizvodi uz pomoć ugljikova dioksida. Zbog toga bi takav sustav mogao imati nultu ili čak negativnu vrijednost globalnog zagrijavanja.
U pokusu je zabilježena promjena temperature od 25 °C uz napon manji od jednog volta, što je bolji rezultat od dosadašnjih sličnih tehnologija.
"Moramo uskladiti tri stvari: utjecaj rashladnog sredstva na klimu, energetsku učinkovitost i cijenu opreme", rekao je strojarski inženjer Ravi Prasher.
"Već prvi rezultati izgledaju vrlo obećavajuće u sva tri područja."
Mogla bi zamijeniti današnje hladnjake i klime
Današnji rashladni sustavi koriste plinove s visokim potencijalom globalnog zagrijavanja, poput hidrofluorougljika. Zemlje koje su prihvatile Kigali amandman obvezale su se smanjiti njihovu proizvodnju i uporabu za najmanje 80 posto u sljedećih 25 godina, a ionokaloričko hlađenje moglo bi imati važnu ulogu u tom procesu.
Sljedeći korak je razvoj praktičnih sustava koji se mogu koristiti u komercijalne svrhe. U budućnosti bi se ova tehnologija mogla koristiti i za grijanje, a ne samo za hlađenje.
Trenutačna istraživanja ispituju različite vrste soli kako bi se utvrdilo koje kombinacije najbolje odvode toplinu. Godine 2025. međunarodni tim znanstvenika objavio je rezultate istraživanja vrlo učinkovite verzije sustava koji koristi nitrate, a koji se obnavljaju pomoću električnog polja i membrana.
"Razvili smo potpuno novi termodinamički ciklus koji povezuje više znanstvenih područja i pokazali smo da može funkcionirati", rekao je Prasher.
"Sada slijedi faza eksperimenata kako bismo pronašli najbolje kombinacije materijala i riješili tehničke izazove."
Istraživanje je objavljeno u časopisu Science.
