ระบบปรับอากาศใช้สารทำความเย็นที่เป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลัง แต่ทีมงานอิสระในยุโรปและสหรัฐฯ คิดว่าพวกเขาอาจพบวิธีรักษาความเย็นที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นโดยการใช้ไฟฟ้าเพื่อดูดซับความร้อนโดยการควบคุมค่าเอนโทรปีของวัสดุเซรามิก “ไฟฟ้าแคลอรี” พวกเขาได้แสดงวิธีเพิ่มพลังการทำความเย็นของเทคนิค และกล่าวว่ามันสามารถแข่งขันได้กับระบบทำความเย็นแบบอัดไอระเหยทั่วไป
ปัจจุบัน
เครื่องปรับอากาศใช้ไฟฟ้าประมาณ 10% ของโลก และอาจใช้มากกว่านี้ในอนาคต โดยคาดว่าหน่วยทำความเย็นจะเพิ่มขึ้นจาก 1.2 พันล้านในปี 2561 เป็นประมาณ 4.5 พันล้านในปี 2593 ตามรายงานของ ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอนมักใช้เป็นสารทำความเย็นในระบบเหล่านี้มีประสิทธิภาพและไม่ติดไฟ
แต่ก็เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพสูงเช่นกัน ซึ่งจะดักจับความร้อนเมื่อปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศได้มากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ โดยหลักการแล้ววัสดุที่มีความร้อนสามารถทำงานคล้ายกับสารทำความเย็นเหล่านี้ได้ในขณะที่ไม่ปล่อยมลพิษ แนวคิดคือการปั๊มความร้อนจากห้องเย็นไปยังกลางแจ้ง
ที่ร้อนจัด ไม่ใช่โดยการบีบอัดและขยายตัวของของไหลสลับกัน แต่แทนที่จะเพิ่มและลดค่าเอนโทรปีของวัสดุโดยการควบคุมคุณสมบัติยืดหยุ่น แม่เหล็ก หรือไฟฟ้า ในกรณีหลังนี้ หมายถึงการใช้สนามไฟฟ้าเพื่อควบคุมโพลาไรซ์ของโมเมนต์ไดโพลภายในวัสดุไดอิเล็กตริก
การเริ่มต้นที่มีแนวโน้ม การวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบของอิเล็กโตรแคลอรีในเซรามิกเริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เมื่อนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิศวกรรมไฟฟ้ามอสโกในรัสเซียอ้างว่าสามารถรองรับความแตกต่างของอุณหภูมิได้สูงถึง 12.7 °C ระหว่างแหล่งความร้อนและอ่างความร้อน
โดยไม่พึ่งพาคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ ปั๊ม หรือแม่เหล็ก การทำงานนี้ถือเป็นคำมั่นสัญญาของเครื่องปรับอากาศที่มีประสิทธิภาพ ราคาถูก และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แต่การแปลงผลลัพธ์เหล่านั้นให้เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริงนั้นพิสูจน์แล้วว่าเป็นไปได้ยาก เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุค่อนข้างแตกต่างกัน
ในส่วนประกอบ
จำนวนมากเมื่อเทียบกับฟิล์มบางที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ งานวิจัยใหม่ในแคลิฟอร์เนีย ไม่ได้ทำลายสถิติอุณหภูมิใด ๆ แต่พวกเขากล่าวว่าแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ระดับแล็บสามารถเพิ่มขนาดได้อย่างไร พวกเขาใช้เทคนิคการผลิตปริมาณมากซึ่งมักใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เพื่อผลิตอุปกรณ์โซลิดสเตต
จากตัวเก็บประจุเซรามิกหลายชั้น คาปาซิเตอร์ซึ่งแต่ละตัวมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่มิลลิเมตรและทำจากตะกั่วสแกนเดียมแทนทาไลต์ จัดหาโดยบริษัท ของญี่ปุ่น หัวใจของอุปกรณ์ PARC มีตัวเก็บประจุแบบหลายชั้น 2 ชั้นที่เรียงรายระหว่างรางทองแดงและคั่นด้วยฉนวน ชั้นบนประกอบด้วย
ตัวเก็บประจุห้าตัว ในขณะที่ชั้นล่างมีสี่ตัว แม้ว่าจะถูกปิดด้วยแผ่นระบายความร้อนอะลูมิเนียมที่ปลายแต่ละด้าน แอคชูเอเตอร์จะย้ายชั้นบนสุดไปทางซ้ายและขวาเพื่อให้ตัวเก็บประจุสี่ตัวอยู่ในแนวเดียวกับด้านล่างเสมอ ในขณะที่อีกตัวหนึ่งที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งเข้าและออกจากหน้าสัมผัสระบายความร้อน
กับฮีตซิงก์ที่อยู่ด้านล่าง วัฏจักรของเบรย์ตันและเพื่อนร่วมงานใช้อุปกรณ์ของพวกเขาเพื่อดำเนินการวงจรทางอุณหพลศาสตร์หลายรอบ โดยตัวระบายความร้อนตัวใดตัวหนึ่งถูกทำให้เย็นลงเรื่อย ๆ ในขณะที่ตัวอื่นทำหน้าที่เป็นอ่างความร้อนภายนอก การทำความเย็นจะเกิดขึ้นในขั้นแรก
โดยความร้อนจะไหลจากตัวเก็บประจุสี่ตัวและตัวระบายความร้อนด้านล่างไปยังตัวเก็บประจุห้าตัวที่อยู่ด้านบน จากนั้นในขั้นที่สอง เลเยอร์บนสุดจะถูกย้าย และใช้สนามไฟฟ้า ซึ่งเรียงแถวขึ้นของไดโพล และด้วยเหตุนี้จึงลดเอนโทรปีของพวกมัน อย่างไรก็ตาม ในการชดเชย ค่าเอนโทรปีของการสั่นของโมเลกุล
ของวัสดุ
จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้อุณหภูมิของอะเดียแบติกสูงขึ้น เมื่ออุณหภูมิของชั้นบนสูงกว่าอุณหภูมิของอ่างน้ำร้อนแล้ว ขั้นตอนที่สามจะเห็นตัวเก็บประจุที่ปลายสุดทิ้งความร้อนบางส่วนลงในอ่างล้างจานนั้น ในที่สุด สนามไฟฟ้าจะถูกปิด และอุณหภูมิของชั้นบนจะลดลงต่ำกว่าชั้นล่าง อีกครั้งแบบอะเดียแบติก
วงจรจะทำซ้ำ และเพื่อนร่วมงานพบว่าเมื่อใช้สนามไฟฟ้ามากกว่า 10 MV/m คาปาซิเตอร์จะมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น (และลดลง) ที่ 2.5 °C ต่อรอบ ด้วยอ่างทำความเย็นอย่างช้าๆ แต่เย็นลงอย่างต่อเนื่องตลอดระยะเวลาประมาณ 100 รอบ พวกเขาพบว่าอุณหภูมิลดลงถึง 5.2 °C เมื่อเทียบกับอ่างน้ำร้อน
พวกเขายังวัดฟลักซ์ความร้อนที่ 135 mWcm -2ซึ่งสูงกว่าระบบระบายความร้อนด้วยไฟฟ้าอื่นๆ มากกว่าสี่เท่า นักวิจัยคิดว่าการปรับขนาดและรูปร่างของตัวเก็บประจุและการปรับแต่งอื่นๆ ในระบบของพวกเขา พวกเขาควรจะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการปั๊มความร้อนได้มากกว่า 50%
และพวกเขากล่าวว่าจะทำให้ “แข่งขันกับการระบายความร้อนด้วยการอัดไอ” ส่วนต่างของอุณหภูมิที่สูงขึ้นมากในความเป็นจริงและเพื่อนร่วมงานที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งลักเซมเบิร์กในลักเซมเบิร์กได้บรรลุความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงขึ้นมากถึง 13 °C ในระบบที่แตกต่างกันเล็กน้อย
พวกเขายังใช้ตัวเก็บประจุแบบหลายชั้นที่ทำจากตะกั่วสแกนเดียมแทนทาเลตที่จัดหา แต่ทำให้เย็นลงได้มากขึ้นโดยการส่งของเหลวไดอิเล็กตริกกลับไปกลับมาผ่านของแข็งแคลอรี่ และเพื่อนร่วมงานโต้แย้งว่าช่วงอุณหภูมิของพวกเขา “ทำลายอุปสรรคสำคัญและยืนยันว่าวัสดุอิเล็กโทรคาลอริกมีแนวโน้มว่าจะเป็น
ตัวเลือกสำหรับการทำความเย็น” พวกเขายังคำนวณด้วยว่าการลดความหนาของตัวเก็บประจุ (เหลือ 0.2 มม.) และใช้น้ำแทนไดอิเล็กตริก อาจทำให้มีช่วงสูงถึง 47.5 °C แต่เทคโนโลยีของพวกเขายังอยู่ในระยะเริ่มต้น และกล่าวว่าการใช้งานจริงนั้นต้องการตัวเก็บประจุที่มีฟิลด์การสลายสูงและฉนวนไฟฟ้าที่ดีกว่า
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
