Les scientifiques ont inventé une toute nouvelle façon de refroidir les choses : ScienceAlert

Dites bonjour au refroidissement ionique thermique. Il s’agit d’une nouvelle façon d’abaisser les températures, susceptible de remplacer les méthodes actuelles de refroidissement des objets par un processus plus sûr et meilleur pour la planète.

Les systèmes de réfrigération typiques transfèrent la chaleur d’un espace à travers un liquide qui absorbe la chaleur lorsqu’elle s’évapore en un gaz, qui est ensuite transporté à travers un tube fermé et condensé à nouveau en un liquide. Aussi efficace que soit ce procédé, certains des matériaux sélectionnés que nous utilisons comme liquides de refroidissement ne sont pas particulièrement respectueux de l’environnement.

Cependant, il existe plusieurs façons de forcer un matériau à absorber et à libérer de l’énergie thermique.

Une méthode dévoilée l’année dernière, développée par des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory et de l’Université de Californie à Berkeley, tire parti de la manière dont l’énergie est stockée ou libérée lorsqu’une substance change de phase, comme lorsque la glace solide se transforme en eau liquide, par exemple.

Augmentez la température d’un bloc de glace et il fondra. Ce que nous ne voyons peut-être pas facilement, c’est que la matière fondue absorbe la chaleur de son environnement, la refroidissant ainsi efficacement.

Une façon de forcer la glace à fondre sans avoir à augmenter la chaleur consiste à ajouter des particules ou des ions chargés. La mise en place de sel sur les routes pour empêcher le givrage est un exemple courant. Le cycle ionique utilise également du sel pour changer la phase du liquide et refroidir son environnement.

« Le paysage des réfrigérants est un problème non résolu. » a déclaré l’ingénieur en mécanique Drew Lilly Du Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie en janvier 2023.

« Personne n’a réussi à développer une solution alternative qui refroidisse les choses, fonctionne efficacement, soit sûre et ne nuise pas à l’environnement. Nous pensons que le cycle ionique thermique a le potentiel d’atteindre tous ces objectifs s’il est réalisé de manière appropriée. »

Les chercheurs ont formulé la théorie du cycle thermique ionique pour montrer comment il pourrait rivaliser, voire améliorer, l’efficacité des réfrigérants utilisés aujourd’hui. Le courant traversant le système déplacerait les ions qui s’y trouvent, provoquant une modification du point de fusion de la substance en un changement de température.

L’équipe a également mené des expériences en utilisant un sel composé d’iode et de sodium pour dissoudre le carbonate d’éthylène. Ce solvant organique courant est également utilisé dans les batteries lithium-ion et est produit en utilisant du dioxyde de carbone comme intrant. Cela pourrait rendre le système non seulement potentiellement responsable du réchauffement climatique [global warming potential] GWP nul mais négatif.

Un changement de température de 25°C (45°F) a été mesuré en appliquant moins d’un volt de charge dans l’expérience, un résultat au-delà de ce que d’autres technologies caloriques ont pu obtenir jusqu’à présent.

« Nous essayons d’équilibrer trois éléments : le potentiel de réchauffement climatique du réfrigérant, l’efficacité énergétique et le coût de l’équipement lui-même. » a déclaré l’ingénieur en mécanique Ravi Prasher Du Laboratoire national Lawrence Berkeley.

« Dès la première tentative, nos données semblent très prometteuses dans ces trois aspects. »

Les systèmes de compression de vapeur actuellement utilisés dans les opérations de réfrigération reposent sur des gaz à fort potentiel de réchauffement climatique, tels que divers hydrofluorocarbures (HFC).

Les pays qui ont signé l’Amendement de Kigali se sont engagés à réduire la production et la consommation de HFC d’au moins 80 % au cours des 25 prochaines années – et le refroidissement ionique thermique pourrait jouer un rôle clé à cet égard.

Désormais, les chercheurs doivent sortir la technologie du laboratoire et la transformer en systèmes pratiques qui peuvent être utilisés commercialement et mis à l’échelle sans aucun problème. À terme, ces systèmes peuvent être utilisés pour le chauffage et le refroidissement.

« Nous disposons d’un cycle et d’un cadre thermodynamiques complètement nouveaux qui rassemblent des éléments de différents domaines, et nous avons montré que cela pouvait fonctionner. » Brasher a dit.

« Il est désormais temps de mener des expériences pour tester différentes combinaisons de matériaux et de technologies afin de relever les défis d’ingénierie. »

La recherche a été publiée dans sciences.

Une version précédente de cet article a été publiée en janvier 2023.