Die Forscher berichten am 30. Januar im Cell Press Journal Joule Dass eine effizientere und umweltfreundlichere Form der Kühlung am Horizont steht. Die neue Technologie basiert auf thermogalvanischen Zellen, die durch eine reversible elektrochemische Reaktion einen Kühlungseffekt erzeugen. Die thermogalvanische Kühlung ist billiger und umweltfreundlicher als andere Kühlmethoden, da sie einen weitaus geringeren Energieeinsatz benötigt und dass die Skalierbarkeit für verschiedene Anwendungen verwendet werden kann-von tragbaren Kühlgeräten bis hin zu Szenarien für Industriegröße.
„Die thermogalvanische Technologie ist auf dem Weg zu unserem Leben, entweder in Form von sauberem Strom oder kühler Kühlung mit geringer Leistung, und sowohl Forschung als auch Handelsgemeinschaften sollten aufpassen“ , China.
Thermogalvanische Zellen verwenden die Wärme, die durch reversible elektrochemische Reaktionen erzeugt wird, um elektrische Leistung zu erzeugen. Theoretisch ermöglicht die Umkehrung dieses Prozesses – die Anwendung eines externen elektrischen Stroms auf elektrochemische Reaktionen – die Erzeugung von Kühlleistung. Frühere Studien haben gezeigt, dass thermogalvanische Zellen ein begrenztes Potenzial zur Erzeugung von Kühlleistung haben, aber das Team von Duan konnte dieses Potenzial drastisch erhöhen, indem sie die in der Technologie verwendeten Chemikalien optimierten.
„Während sich frühere Studien hauptsächlich auf das ursprüngliche Systemdesign und die numerische Simulation konzentrieren, berichten wir über eine rationale und universelle Designstrategie von thermogalvanischen Elektrolyten, die eine rekord hohe Kühlleistung ermöglichen, die möglicherweise für die praktische Anwendung verfügbar ist“, sagt Duan.
Die kühlenden thermodynamischen Zellen basieren auf elektrochemischen Redoxreaktionen, die gelöste Eisenionen beinhalten. In einer Phase der Reaktion verlieren Eisenionen ein Elektron und absorbieren Wärme (Fe3+ → Fe2+) und in der anderen Phase erhalten sie ein Elektron und freisetzten sich Wärme (Fe)2+ → Fe3+). Die durch die erste Reaktion erzeugte Leistung kühlt die umgebende Elektrolytlösung ab, und die durch die erste Reaktion erzeugte Wärme wird durch einen Kühlkörper entfernt.
Durch die Optimierung der in der Elektrolytlösung verwendeten gelösten Stoffe und Lösungsmittel konnten die Forscher die Kühlleistung der Hydrogalvanzellen verbessern. Sie verwendeten ein hydratisiertes Eisensalz, das Perchlorat enthielt, was den Eisenionen half, sich aufzulösen und freier als andere zuvor getestete eisenhaltige Salze wie Ferricyanid zu dissoziieren. Durch das Auflösen der Eisensalze in einem Lösungsmittel, das Nitrile anstelle von reinem Wasser enthielt, konnten die Forscher die Kühlleistung der Hydrogalvanic -Zelle um 70%verbessern.
Das optimierte System war in der Lage, den umgebenden Elektrolyten um 1,42 K zu kühlen, was eine große Verbesserung im Vergleich zur 0,1 -k -Kühlkapazität von zuvor veröffentlichtem thermogalvanischen Systemen darstellt.
Mit Blick auf die Zukunft plant das Team, das Design ihres Systems weiter zu optimieren, und untersucht potenzielle kommerzielle Anwendungen.
„Obwohl unser fortschrittlicher Elektrolyt wirtschaftlich rentabel ist, sind weitere Anstrengungen im Design auf Systemebene, Skalierbarkeit und Stabilität erforderlich, um die praktische Anwendung dieser Technologie zu fördern“, sagt Duan. „In Zukunft wollen wir die Leistung des thermogalvanischen Kühlung kontinuierlich verbessern, indem wir neuartige Mechanismen und fortschrittliche Materialien untersuchen. Wir versuchen auch, verschiedene Kühlschrankprototypen für potenzielle Anwendungsszenarien zu entwickeln, und versuchen, mit Innovationsunternehmen zusammenzuarbeiten, um die Kommerzialisierung von thermogalvanischen Technologien zu fördern. „
