Forradalom a hűtéstechnikában – az ionokalorikus hűtés lehet a jövő klímabarát megoldása
A hűtés történetében új korszak kezdődhet: kutatók bemutatták az úgynevezett ionokalorikus hűtés módszerét, amely a jövőben akár teljesen kiválthatja a környezetre káros hűtőközegeket. Az eljárás biztonságosabb, energiatakarékosabb, és – ami talán a legfontosabb – jóval kíméletesebb a bolygóval szemben, mint a jelenlegi technológiák.
A hűtés, amit a só mozgat
A klasszikus hűtőrendszerek gázhalmazállapot-változásokra épülnek: a hűtőközeg elpárolog, miközben hőt von el a környezetétől, majd a rendszerben visszasűrítve újra folyadékká válik. A folyamat hatékony, de az ehhez használt anyagok – például a különböző fluorozott szénhidrogének (HFC-k) – rendkívül károsak a légkörre és a klímára.
A Kaliforniai Egyetem és a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium kutatói 2023-ban új megoldással álltak elő. Az ionokalorikus ciklus az anyag halmazállapot-változását – például a jég olvadását – használja fel hőelvonásra. Ha egy anyag megolvad, energiát nyel el a környezetéből, ezáltal hűti azt. A kutatók rájöttek, hogy ugyanez a hatás elérhető ionok hozzáadásával is – hasonlóan ahhoz, ahogy télen a só megakadályozza az utak jegesedését.
Egyetlen volt, 25 foknyi különbség
A kutatók jód- és nátriumalapú sót alkalmaztak etilén-karbonát olvasztásához – ez utóbbi gyakori oldószer, amelyet lítiumion-akkumulátorokban is használnak, és amelynek előállítása során szén-dioxidot kötnek meg. Ez azt jelenti, hogy az új rendszer nemcsak klímasemleges, hanem akár negatív globális felmelegedési potenciállal is bírhat.
A laboratóriumi kísérlet során kevesebb mint egy volt elektromos töltés hatására 25 Celsius-fokos hőmérséklet-csökkenést mértek – ez jóval meghaladja más, hasonló kalorikus technológiák teljesítményét.
Zéró kibocsátás, maximális hatékonyság
„A hűtőközegek területe még mindig megoldatlan probléma” – mondta Drew Lilley gépészmérnök, a projekt egyik vezetője. – „Olyan technológiát akartunk, ami biztonságos, hatékony, és nem árt a környezetnek. Az ionokalorikus ciklus mindhárom feltételnek megfelelhet.”
A módszer tehát nemcsak energiahatékony, de megszabadíthatja a világot a nagy globális felmelegedési potenciállal rendelkező hűtőgázoktól. Az ENSZ által elfogadott Kigali-módosítás értelmében a következő 25 évben legalább 80%-kal kell csökkenteni az ilyen anyagok használatát – az ionokalorikus technológia pedig kulcsszerepet játszhat ebben az átállásban.
A laborból a háztartásokba
A kutatók most azon dolgoznak, hogy az új technológiát ipari méretben is alkalmazhatóvá tegyék. A 2025-ben publikált újabb vizsgálatok már nitrátalapú sókkal kísérleteznek, amelyek elektromos mezők segítségével újrahasznosíthatók. Ez újabb lépés lehet az energiatakarékos, környezetbarát hűtési rendszerek felé – akár otthonokban, akár ipari léptékben.
„Egy teljesen új termodinamikai ciklust hoztunk létre, amely több tudományterület elemeit ötvözi, és működőképesnek bizonyult” – mondta Ravi Prasher, a projekt társszerzője. – „Most a kísérletezésé a főszerep: meg kell találnunk az ideális anyag- és technológiai kombinációt, amellyel a laborból a való világba vihetjük ezt az áttörést.”
Ha a fejlesztés beváltja a hozzá fűzött reményeket, az ionokalorikus hűtés forradalmasíthatja a klímatechnikát, és talán egy napon ez váltja fel a hűtőszekrényeink és légkondicionálóink szívében dolgozó, több évtizedes technológiát.
