Grønt materiale til køling identificeret

Forskere fra Storbritannien og Spanien har identificeret et miljøvenligt fast stof, der kan erstatte de ineffektive og forurenende gasser, der bruges i de fleste køleskabe og klimaanlæg.

Når det sættes under pres, Plastkrystaller af neopentylglycol giver enorme køleeffekter - nok til at de er konkurrencedygtige med konventionelle kølemidler. Ud over, materialet er billigt, bredt tilgængelig og fungerer ved tæt ved stuetemperatur. Detaljer offentliggøres i tidsskriftet Naturkommunikation .

De gasser, der i øjeblikket bruges i langt de fleste køleskabe og klimaanlæg — hydrofluorcarboner og carbonhydrider (HFC'er og HC'er) — er giftige og brandfarlige. Når de siver ud i luften, de bidrager også til global opvarmning.

"Køleskabe og klimaanlæg baseret på HFC'er og HC'er er også relativt ineffektive, "sagde Dr. Xavier Moya, fra University of Cambridge, der ledede forskningen med professor Josep Lluís Tamarit, fra Universitat Politècnica de Catalunya. "Det er vigtigt, fordi køling og aircondition i øjeblikket fortærer en femtedel af den energi, der produceres på verdensplan, og efterspørgslen efter køling stiger kun. "

For at løse disse problemer, materialeforskere rundt om i verden har søgt alternative faste kølemidler. Moya, en Royal Society Research Fellow i Cambridge's Institut for Materialevidenskab og Metallurgi, er en af ​​de førende på dette område.

I deres nyligt publicerede forskning, Moya og samarbejdspartnere fra Universitat Politècnica de Catalunya og Universitat de Barcelona beskriver de enorme termiske ændringer under tryk opnået med plastkrystaller.

Konventionelle køleteknologier er afhængige af de termiske ændringer, der opstår, når et komprimeret væske ekspanderer. De fleste køleanordninger virker ved at komprimere og udvide væsker såsom HFC'er og HC'er. Når væsken udvider sig, det falder i temperatur, køling af sine omgivelser.

Med faste stoffer, afkøling opnås ved at ændre materialets mikroskopiske struktur. Denne ændring kan opnås ved at anvende et magnetfelt, et elektrisk felt eller gennem mekanisk kraft. I årtier, disse kalorieeffekter er faldet bag de termiske ændringer, der er tilgængelige i væsker, men opdagelsen af ​​kolossale barokaloriske effekter i en plastikkrystal af neopentylglycol (NPG) og andre relaterede organiske forbindelser har udjævnet spillefeltet.

På grund af arten af ​​deres kemiske bindinger, organiske materialer er lettere at komprimere, og NPG er meget udbredt til syntese af maling, polyestere, blødgørere og smøremidler. Det er ikke kun bredt tilgængeligt, men også billigt.

NPG's molekyler, sammensat af kulstof, brint og ilt, er næsten sfæriske og interagerer kun svagt med hinanden. Disse løse bindinger i dens mikroskopiske struktur gør det muligt for molekylerne at rotere relativt frit.

Ordet "plast" i "plastikkrystaller" henviser ikke til dets kemiske sammensætning, men snarere til dets formbarhed. Plastkrystaller ligger på grænsen mellem faste stoffer og væsker.

Komprimering af NPG giver hidtil uset store termiske ændringer på grund af molekylær rekonfiguration. Den opnåede temperaturændring er sammenlignelig med dem, der udnyttes kommercielt i HFC'er og HC'er.

Opdagelsen af ​​kolossale barokaloriske effekter i en plastikkrystal bør bringe barokaloriske materialer på forkant med forskning og udvikling for at opnå sikker miljøvenlig køling uden at gå på kompromis med ydeevnen.

Moya arbejder nu med Cambridge Enterprise, kommercialiseringsdelen af ​​University of Cambridge, at bringe denne teknologi på markedet.