Учёные из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса представили революционную технологию охлаждения на основе твердотельных термоэлектрических элементов. Их новая система, названная CHESS, демонстрирует вдвое большую эффективность по сравнению с традиционными технологиями, использующими объёмные термоэлектрические материалы, и имеет потенциал стать альтернативой компрессорным установкам.
Об этом сообщает ProIT
Компрессорные системы охлаждения, которые работают за счёт перекачивания хладагентов через змеевики для передачи тепла, хоть и зарекомендовали себя как эффективные, остаются громоздкими, потребляют большое количество энергии и используют химические вещества, которые вредят окружающей среде. В этом контексте новейшее термоэлектрическое охлаждение, использующее электроны для перемещения тепла через специализированные полупроводниковые материалы, выглядит многообещающе.
Нанотехнологии для будущего охлаждения
Исследователи из Мэриленда применили нанотехнологии для создания иерархически спроектированных суперрешётчатых структур, известных как CHESS. Это позволило создать сверхтонкие наноплёнки, которые используются в холодильных системах. По результатам стандартных испытаний, эти наноплёнки обеспечивают 100% повышение эффективности по сравнению с традиционными материалами при комнатной температуре.
В то же время, модули на основе материалов CHESS являются на 75% эффективнее в целом, а полностью интегрированные системы охлаждения демонстрируют повышение эффективности на 70%. Во время проведения экспериментов каждый охлаждающий агрегат использовал лишь 0,003 см куб. исходного материала, что эквивалентно размеру песчинки.
Перспективы и экологические преимущества
«Для производства материалов CHESS мы использовали метод химического осаждения из паровой фазы металоорганических соединений. Эта тонкоплёночная технология имеет потенциал для развития от питания небольших холодильных систем до поддержки крупных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях, подобно тому, как литий-ионные аккумуляторы были масштабированы для питания таких устройств, как мобильные телефоны и электромобили», — подчеркивают исследователи.
Кроме того, разработчики отмечают, что устройства на основе материалов CHESS способны преобразовывать разницу температур в полезную энергию, открывая новые возможности для масштабируемых технологий сбора энергии, которые могут быть использованы для электронных устройств и даже космических аппаратов.
Результаты этого исследования уже опубликованы в научном журнале Nature.