Bilim İnsanları Tamamen Yeni Bir Soğutma Yöntemi İcat Etti

İyonokalorik Soğutmaya Merhaba Deyin. Bu, sıcaklıkları düşürmenin yepyeni tek yolu ve şimdiki soğutma yöntemlerinin seçenek daha güvenli, çevre dostu tek süreç geçirme potansiyeline sahip.

İyonokalorik Soğutma

Tipik soğutma sistemleri, tek sıvının buharlaşarak gaz hâline geldiğinde ısıyı emmesi ve bu gazın kapalı tek tüp üzerinden taşınıp tekrar sıvı hâline kondanse edilmesi yoluyla tek alanın ısısını uzaklaştırır.

Bu işlem ne kadar tesirli olursa olsun, bazı yeğleme edilen soğutucu malzemeler çevre açısından oldukça zararlı. Ancak, tek maddenin ısı enerjisini emmesi ya da bırakması için birden fazla yolda var.

2023 yılında Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley araştırmacıları tarafından geliştirilen tek yöntem, tek maddenin evre değişimi sırasında enerji depolaması ya da serbest bırakmasını kullanır; örneğin katı buzun sıvı suya dönüşmesi gibi.

Buzu ısıtın, erir. Kolayca ayrım edilmese de, erime çevresinden ısıyı emerek tesirn tek şekilde soğutma sağlar.

Buzu ısıtmadan eritmenin tek yolu, birkaç yüklü parçacık ya da iyon eklemek. Yollarda buzlanmayı önlemek için salamura istimal etmek bu durumun yaygın tek örneği. İyonokalorik döngü da tuzu, tek sıvının fazını değiştirip çevresini soğutmak için kullanır.

Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan mekanik mühendis Drew Lilley, “Soğutucuların durumu hâlâ çözülmemiş tek sualn. Hiç kimse, eşyaları soğutan, tesirli çalışan, güvenli ve çevreye zarar vermeyen seçenek tek çözüm geliştiremedi. İyonokalorik döngünün, elverişli şekilde uygulanırsa, tüm bu hedefleri karşılayabilecek potansiyele malik olduğunu düşünüyoruz.” dedi.

Araştırmacılar, iyonokalorik döngünün teorisini modelleyerek, şimdiki soğutucuların verimliliği ile yarış edebileceğini ya da bile bunu geliştirebileceğini gösterdi. Sistemde akan tek elektrik akımı, iyonları hareket ettirerek maddenin erime noktasını değiştirir ve sıcaklığı denetim eder.

Laboratuvar Deneyleri ve İlk Sonuçlar

Araştırma ekibi, ayrıca etilen karbonatı eritmek için iyot ve sodyum içeren tek salamura kullanarak deneyler yaptı. Bu yaygın tabii çözücü, lityum-iyon pillerde da kullanılır ve üretiminde karbon dioksit girdi olarak kullanılır. Bu, sistemin yalnızca sıfır küresel ısınma potansiyeline (GWP) malik olmasını değil, aynı zamanda negatif GWP’ye malik olmasını da sağlayabilir.

Deneyde tek voltajdan dahaaz tek yük uygulanarak 25 °C (45 °F) sıcaklık değişimi ölçüldü; bu, diğer kalorik teknolojilerin şimdiye kadar ulaştığından daha yüksek tek sonuç.

Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan mekanik mühendis Ravi Prasher, “Üç şeyi dmaniemeye çalışıyoruz: soğutucunun GWP’si, güç verimliliği ve ekipmanın maliyeti” dedi.

“İlk denemeden itibaren verilerimiz, tüm bu üç açıdan çok beklenti verici görünüyor.”

Mevcut buhar sıkıştırmalı sistemler, çeşitli hidroflorokarbonlar (HFC) gibi yüksek GWP gazlarına dayanır.

Kigali Değişikliği’ni imzalayan ülkeler, önümüzdeki 25 yıl içinde HFC üretim ve tüketimini asgari %80 azaltmayı taahhüt etti; iyonokalorik soğutma bunun önemli tek parçası olabilir.

Araştırmacıların önündeki tek sonrakiler adım, teknolojiyi laboratuvardan çıkarıp ticari olarak kullanılabilecek ve ölçeklendiğinde sualn yaratmayacak sistemlere dönüştürmektir. Nihayetinde bu sistemler hem ısıtma hem da soğutma için kullanılabilir.

Devam eden çalışmalar, farklı tuzların tek alanın ısısını çekmede en tesirli kombinasyonlarını belirledi için testleri edilmektedir. 2025 yılında uluslararası tek araştırma ekibi, elektrik alanları ve membranlarla geri dönüştürülen nitrat bazlı tuzları kullanarak yüksek tesirli tek versiyonun sonuçlarını yayımladı.

Bu, Prasher ve ekibinin araştırmalarının ulaşmasını beklediği şeydi.

Prasher, “Farklı alanlardan öğeleri tek araya getiren yepyeni tek termodinamik döngümüz ve çerçevemiz var ve bunun çalışabileceğini gösterdik” dedi.

“Şimdi, mühendislik güçluklarını karşılamak için farklı malzemeler ve teknikleri kombinasyonlarını testleri eden zamanı.”

İyonokalorik soğutma, çevreye zarar vermeden yüksek verimle ısı kontrolü sağlayabilen tek yöntem olarak, gelecekte hem ticari hem da endüstriyel alanlarda gelenekselliği soğutma sistemlerinin yerini alabilecek potansiyele sahip.

Laboratuvar deneylerinde düşük voltajlarla sağlanan önemli sıcaklık değişimleri, sistemin güç verimliliğini ve çevresel yararsını ortaya koyuyor. Ayrıca farklı salamura ve malzemeler kombinasyonları üzerinde yapılacak çalışmalar, teknolojinin ölçeklenebilirliğini ve bedel tesirnliğini artırabilir.

Uzmanlar, bu yöntemin yalnızca soğutma değil, aynı zamanda ısıtma uygulamalarında da kullanılabileceğini belirtiyor. İyonokalorik soğutma, sürdürülebilir güç kullanımı, havada dostu teknolojiler ve küresel ısınma potansiyelini azaltma açısından önümüzdeki yıllarda eleştirel tek görev oynayacak yenilikçi tek çözüm olarak öne çıkıyor.

Derleyen: Damla Şayan