Науковці з Лабораторії прикладної фізики Університету Джонса Хопкінса представили революційну технологію охолодження на основі твердотілих термоелектричних елементів. Їхня нова система, названа CHESS, демонструє удвічі вищу ефективність у порівнянні з традиційними технологіями, що використовують об’ємні термоелектричні матеріали, і має потенціал стати альтернативою компресорним установкам.
Про це розповідає ProIT
Компресорні системи охолодження, які працюють за рахунок перекачування холодоагентів через змійовики для передачі тепла, хоч і зарекомендували себе як ефективні, залишаються громіздкими, споживають велику кількість енергії та використовують хімічні речовини, які шкодять навколишньому середовищу. У цьому контексті новітнє термоелектричне охолодження, що використовує електрони для переміщення тепла через спеціалізовані напівпровідникові матеріали, виглядає обіцяючим.
Нанотехнології для майбутнього охолодження
Дослідники з Меріленду застосували нанотехнології для створення ієрархічно спроектованих суперрешіткових структур, які відомі як CHESS. Це дозволило створити надтонкі наноплівки, які використовуються в холодильних системах. За результатами стандартних випробувань, ці наноплівки забезпечують 100% підвищення ефективності в порівнянні з традиційними матеріалами при кімнатній температурі.
Водночас, модуля на основі матеріалів CHESS є на 75% ефективнішими в цілому, а повністю інтегровані системи охолодження демонструють підвищення ефективності на 70%. Під час проведення експериментів кожен охолоджуючий агрегат використовував лише 0,003 см куб. вихідного матеріалу, що еквівалентно розміру піщинки.
Перспективи та екологічні переваги
«Для виробництва матеріалів CHESS ми використовували метод хімічного осадження з парової фази металоорганічних сполук. Ця тонкоплівкова технологія має потенціал для розвитку від живлення невеликих холодильних систем до підтримки великих систем опалення, вентиляції та кондиціювання повітря в будівлях, подібно до того, як літій-іонні акумулятори були масштабовані для живлення таких пристроїв, як мобільні телефони і електромобілі», — підкреслюють дослідники.
Крім того, розробники зазначають, що пристрої на основі матеріалів CHESS здатні перетворювати різницю температур на корисну енергію, відкриваючи нові можливості для масштабованих технологій збору енергії, які можуть бути використані для електронних пристроїв і навіть космічних апаратів.
Результати цього дослідження вже опубліковані у науковому журналі Nature.