Wyobraź sobie, że otwierasz lodówkę w gorący letni dzień, mając nadzieję na orzeźwiający napój i zdając sobie sprawę, że to popularne urządzenie działa przy użyciu rewolucyjnej technologii, przyjaznej dla naszego środowiska. To nie jest scena z odległej przyszłości, ale rzeczywistość przybliżona przez najnowsze osiągnięcia w technologii chłodzenia. Naukowcy opracowali nowy typ lodówki, która w celu utrzymania niskiej temperatury wykorzystuje ciepło, a nie szkodliwe chemikalia lub skomplikowane części mechaniczne. To nowatorskie podejście nie tylko pozwala spojrzeć w przyszłość, w której nasze potrzeby w zakresie chłodzenia pokrywają się z dbałością o środowisko, ale także na nowo definiuje nasze tradycyjne pojęcie chłodnictwa.

Aby zapewnić świeżość naszej żywności i wygodę w pomieszczeniach mieszkalnych, chłodzenie jest integralną częścią współczesnego życia. Jednak wpływ tradycyjnych systemów chłodzenia na środowisko, w szczególności ich rola w emisji gazów cieplarnianych, skłonił badaczy do poszukiwania bardziej ekologicznych rozwiązań. Wśród nich pionierskim podejściem jest napędzana ciepłem lodówka termoakustyczna. System ten tworzy efekt chłodzenia poprzez interakcję fal dźwiękowych z gazem, eliminując potrzebę stosowania szkodliwych czynników chłodniczych i skomplikowanych ruchomych części.

Kierownikami tych innowacyjnych badań są profesor Ercang Luo, dr Zhanghua Wu i Lei Xiao z Chińskiej Akademii Nauk. Osiągnęli znaczący przełom w wydajności chłodzenia. Ich badanie, zaprezentowane w Cell Reports Physical Science, prezentuje wysoce wydajny system chłodzenia zapewniający imponującą efektywność energetyczną, przewyższający wiele obecnych technologii.

Najważniejszym elementem ich konstrukcji jest sprytna konfiguracja obejścia, która zarządza przepływem energii w systemie w celu poprawy wydajności. Optymalizując proporcję omijanego przepływu energii, taka konfiguracja umożliwia bardziej efektywną pracę systemu, szczególnie w wyższych temperaturach. Takie postępy mogą zrewolucjonizować klimatyzację i znaleźć zastosowanie w procesach chłodzenia gazów takich jak gaz ziemny i wodór.

Doktor Zhanghua Wu podzielił się spostrzeżeniami na temat wyjątkowych zalet swojego systemu, wyjaśniając, w jaki sposób wykorzystuje on interakcje dźwięku i ciepła do chłodzenia. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które mogą powodować duże straty, ich konstrukcja łączy silnik chłodzący i chłodnicę za pomocą specjalnej rury, zwiększając wydajność.

Prace zespołu bezpośrednio odpowiadają na pilną potrzebę opracowania przyjaznych dla środowiska i skutecznych rozwiązań chłodniczych. Wykorzystując zasady konwersji ciepła i dźwięku oraz udoskonalając zarządzanie energią w systemie, nie tylko ustanowili nowe rekordy wydajności, ale także pokazali praktyczny potencjał tej technologii.

Podkreślając szersze znaczenie projektu, profesor Ercang Luo wspomniał o motywacji stojącej za dążeniem do wyższej wydajności poprzez wykorzystanie wyższej temperatury. Przyjęcie takich strategii pozwala na lepsze wykorzystanie energii, odzwierciedlając zasady optymalnego wykorzystania energii i zrównoważonego rozwoju. W miarę jak społeczeństwo stoi przed wyzwaniami związanymi ze zmianą klimatu i naciskiem na zrównoważone technologie, osiągnięcia profesora Luo, dr Wu, Lei Xiao i ich zespołu świecą jako latarnie innowacji. Oferując obiecującą alternatywę dla konwencjonalnych metod chłodzenia, ich prace napędzają rozwój chłodnictwa, przyczyniając się jednocześnie do globalnych wysiłków na rzecz ochrony środowiska.

ODNIESIENIE DO DZIENNIKA

Lei Xiao, Kaiqi Luo, Zhanghua Wu i wsp., „Wysoce wydajny system chłodzenia termoakustycznego napędzany ciepłem”, Cell Reports Physical Science, 21 lutego 2024 r.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.101815.

O AUTORACH

Lei Xiao (xiaolei21@mails.ucas.ac.cn)

Lei Xiao uzyskał tytuł licencjata na Uniwersytecie Naukowo-Technologicznym Huazhong w 2021 r. Obecnie posiada tytuł doktora. kandydat w Instytucie Technicznym Fizyki i Chemii Chińskiej Akademii Nauk. Jego badania skupiają się na systemach termoakustycznych i Stirlinga, zwłaszcza chłodnictwie termoakustycznym napędzanym ciepłem.

Zhanghua Wu (zhhwoo@mail.ipc.ac.cn)

Zhanghua Wu uzyskał tytuł licencjata na Uniwersytecie Zhejiang w 2001 r. i tytuł doktora. Uzyskał stopień naukowy w Instytucie Technicznym Fizyki i Chemii Chińskiej Akademii Nauk w 2006 r. Obecnie jest profesorem nadzwyczajnym Instytutu Technicznego Fizyki i Chemii. Jego badania skupiają się na układach termoakustycznych i Stirlinga, w tym na chłodnictwie i wytwarzaniu energii elektrycznej w oparciu o technologie termoakustyczne i Stirlinga.

Ercang Luo ( ecluo@mail.ipc.ac.cn)

Ercang Luo uzyskał tytuł licencjata na Uniwersytecie Tsinghua w 1990 r. i tytuł doktora. Uzyskał stopień doktora w Laboratorium Kriogenicznym Chińskiej Akademii Nauk w 1997 r. Obecnie jest profesorem Instytutu Technicznego Fizyki i Chemii. Jego obecne zainteresowania badawcze skupiają się głównie na nowych technologiach chłodnictwa i wytwarzania energii, w tym lodówkach termoakustycznych i Stirlinga, generatorach termoakustycznych i Stirlinga, a także technologii chłodniczej z rozprężaniem naddźwiękowym.