Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Chất rắn điện tử có thể giảm phát thải cacbon trong tủ lạnh và điều hòa không khí (19/10/2019)

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Cambridge đã tìm ra chất thay thế đầy triển vọng cho khí nhà kính độc hại và dễ cháy được sử dụng trong hầu hết các tủ lạnh và máy điều hòa không khí.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature, có thể được sử dụng trong sản xuất tủ lạnh và máy điều hòa trạng thái rắn hiệu quả cao, mà không cần nam châm cồng kềnh và đắt tiền.

Hình ảnh minh họa.

"Khi đối mặt với thách thức lớn như biến đổi khí hậu và giảm lượng khí thải cacbon xuống mức 0, chúng ta có xu hướng tập trung vào cách chúng ta sản xuất năng lượng nhưng quan trọng là chúng ta cũng đang xem xét mức tiêu thụ năng lượng", đồng tác giả nghiên cứu TS. Xavier Moya, nói.

Làm lạnh và điều hòa không khí hiện tiêu thụ 1/5 tổng mức năng lượng được sản xuất trên toàn thế giới và khi nhiệt độ toàn cầu tiếp tục tăng, nhu cầu sẽ có xu hướng tăng. Ngoài ra, các loại khí hiện đang được sử dụng trong đa số tủ lạnh và máy điều hòa là khí nhà kính độc hại, rất dễ cháy, chỉ làm gia tăng vấn đề nóng lên toàn cầu khi chúng rò rỉ vào không khí.

Các nhà nghiên cứu đã cố gắng cải thiện công nghệ làm mát bằng cách thay thế các loại khí này bằng vật liệu từ tính rắn như gadolinium. Tuy nhiên, hiệu suất của mẫu thiết bị cho đến nay còn hạn chế vì những thay đổi nhiệt được điều khiển bởi từ trường hạn chế của nam châm vĩnh cửu.

Trong nghiên cứu được công bố đầu năm nay, chính nhóm nghiên cứu đứng đầu là các nhà khoa học tại trường Đại học Cambridge đã xác định được một chất rắn rẻ tiền, sẵn có có khả năng cạnh tranh với các chất làm mát thông thường trong điều kiện áp lực. Tuy nhiên, việc chế tạo vật liệu này cho các ứng dụng làm mát sẽ liên quan đến nhiều nghiên cứu thiết kế mới mà nhóm nghiên cứu đang theo đuổi.

Trong nghiên cứu này, thay đổi nhiệt được điều khiển bởi điện áp. TS. Moya cho rằng: “Sử dụng điện áp thay vì áp suất để làm mát đơn giản hơn từ quan điểm kỹ thuật và cho phép các nguyên tắc thiết kế hiện tại được sử dụng lại nhưng không cần nam châm".

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cambridge đã phối hợp với các cộng sự ở Costa Rica và Nhật Bản, đã sử dụng các lớp PST chất lượng cao với các điện cực kim loại kẹp ở giữa. Như vậy PST có thể chịu điện áp cao hơn nhiều và làm mát sâu trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn.

GS. Neil Mathur, đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Thay thế phần trung tâm của mẫu tủ lạnh từ tính bằng vật liệu hoạt động hiệu quả hơn nhưng không cần nam châm vĩnh cửu, có thể là công cụ hữu hiệu để cải tiến công nghệ làm mát".

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng kính hiển vi có độ phân giải cao để kiểm tra cấu trúc vi mô PST và tối ưu hóa nó để sử dụng dụng điện áp cao hơn.

Nguồn: N.P.D (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 18/10/2019