Investigadores de la Universidad de Cambridge han identificado un reemplazo prometedor para los gases de efecto invernadero tóxicos e inflamables que se utilizan en la mayoría de los refrigeradores y aires acondicionados.
El dispositivo se basa en capas de un material compuesto de oxígeno y tres elementos metálicos conocidos como PST, y muestra los efectos electrocalóricos más grandes cambios de temperatura cuando se aplica un campo eléctrico pero observado en un cuerpo lo suficientemente grande como paraaplicaciones de enfriamiento.
Los resultados, reportados en la revista Naturaleza , podría usarse en el desarrollo de refrigeradores y aires acondicionados de estado sólido altamente eficientes, sin la necesidad de imanes voluminosos y costosos.
"Cuando nos enfrentamos a un desafío tan grande como el cambio climático y reducir las emisiones de carbono a cero neto, tendemos a centrarnos en cómo generamos energía, y con razón, pero es fundamental que también estemos considerando el consumo de energía", dijo el coautor Dr. Xavier Moya del Departamento de Ciencia de los Materiales y Metalurgia de Cambridge.
La refrigeración y el aire acondicionado actualmente consumen una quinta parte de toda la energía producida en todo el mundo, y a medida que las temperaturas globales continúan aumentando, la demanda solo seguirá aumentando. Además, los gases que se usan actualmente en la gran mayoría de los refrigeradores y aires acondicionados songases de efecto invernadero tóxicos y altamente inflamables que solo se suman al problema del calentamiento global cuando se escapan al aire.
Los investigadores han estado tratando de mejorar la tecnología de enfriamiento al reemplazar estos gases con materiales magnéticos sólidos, como el gadolinio. Sin embargo, el rendimiento de los dispositivos prototipo se ha limitado hasta la fecha, ya que los cambios térmicos son impulsados por campos magnéticos limitados de imanes permanentes.
En una investigación publicada a principios de este año, el mismo equipo dirigido por Cambridge identificó un sólido económico y ampliamente disponible que podría competir con los refrigerantes convencionales cuando se los presiona. Sin embargo, desarrollar este material para aplicaciones de enfriamiento implicará mucho trabajo de diseño nuevo,que el equipo de Cambridge está persiguiendo.
En el trabajo actual, los cambios térmicos son impulsados por el voltaje. "Usar el voltaje en lugar de la presión para impulsar el enfriamiento es más simple desde el punto de vista de la ingeniería, y permite que los principios de diseño existentes sean reutilizados sin la necesidad de imanes", dijo Moya.
Los investigadores de Cambridge, que trabajan con colegas en Costa Rica y Japón, usaron capas de PST de alta calidad con electrodos metálicos intercalados. Esto hizo que el PST pudiera soportar voltajes mucho más grandes y producir un enfriamiento mucho mejor en un rango mucho más grandede temperaturas.
"Reemplazar el corazón de los prototipos de refrigeradores magnéticos con un material que funcione mejor y no requiera imanes permanentes, podría representar un cambio de juego para aquellos que actualmente intentan mejorar la tecnología de enfriamiento", dijo el coautor, el profesor Neil Mathur.
En el futuro, el equipo utilizará microscopía de alta resolución para examinar la microestructura PST y optimizarla aún más para aplicar voltajes aún mayores.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :