En forskargrupp ledd av professor Li Bing vid Institute of Metal Research, som är en del av Kinesiska vetenskapsakademin, har presenterat ett betydande framsteg inom kylteknik. Genom att använda saltet ammoniumtiocyanat har forskarna utvecklat en metod som adresserar fundamentala utmaningar inom termodynamik och materialvetenskap.
Studien, som har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Nature, beskriver en teknik som integrerar kyleffekter från fasta material med flödesegenskaper hos vätskor. Detta markerar ett potentiellt skifte från traditionella metoder mot renare alternativ till dagens ångkompressionssystem.
En reversibel cykel baserad på upplösning och utfällning
Kärnan i den nya teknologin är utnyttjandet av en reversibel cykel som involverar ammoniumtiocyanat. Processen bygger på samspelet mellan saltet och vatten för att hantera värmeenergi:
- Värmeabsorption: När saltet löses upp i vatten absorberas värme från omgivningen.
- Värmeavgivning: Genom tryckinducerad utfällning (precipitation) tvingas saltet ut ur lösningen, vilket frigör värme.
Denna cykel möjliggör en kontinuerlig kylprocess som drar nytta av fasövergångar på ett sätt som skiljer sig från konventionella metoder.
Lösningen på “den omöjliga triangeln”
Inom utvecklingen av kaloriska material har forskare länge brottats med vad som kallas “den omöjliga triangeln” (the impossible triangle). Detta begrepp syftar på svårigheten att samtidigt uppnå tre kritiska egenskaper i ett och samma system:
- Låga utsläpp.
- Hög kyleffekt.
- Effektiv värmeöverföring.
Enligt forskningsresultaten från professor Li Bing och hans team adresserar den nya metoden just denna problematik. Genom att kombinera egenskaperna hos ammoniumtiocyanat med den specifika cykeln av upplösning och utfällning, har man lyckats förena dessa tre parametrar, vilket tidigare ansetts vara en betydande teknisk barriär.
Integration av köldmedium och värmeöverföring
En av de mest distinkta aspekterna av denna teknik är hur den hanterar transporten av termisk energi. I traditionella system är köldmediet och mediet för värmeöverföring ofta separata eller begränsade av materialens fysiska form.
Den nya metoden integrerar istället köldmediet och värmeöverföringsmediet i en enda vätska. Detta är en avgörande designförändring som syftar till att kringgå de begränsningar i värmeledningsförmåga som traditionellt förknippas med fasta material (solid-state thermal conductivity limitations). Genom att skapa ett system där det aktiva materialet flyter, elimineras de flaskhalsar för värmeöverföring som ofta uppstår i fasta kaloriska material.
Resultatet är en teknik som erbjuder ett renare alternativ till de ångkompressionssystem som dominerar marknaden idag, med potential för högre effektivitet genom sin unika hantering av termodynamiska principer.