Un enfoque más limpio para la refrigeración utilizando un metal comprimible

Informe del 31 de mayo de 2023

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por Bob Yirka, Tech Xplore

Un equipo de científicos de materiales de la Universidad de Maryland, en colaboración con un colega de la Universidad de Jiaotong y otro de la Universidad de Beihang, ambas en China, ha desarrollado un enfoque más limpio para construir sistemas de refrigeración basados ​​en el uso de un metal comprimible. Su investigación se publica en la revista Science.

Los materiales refrigerantes utilizados en los refrigeradores son perjudiciales para el medio ambiente y los ingenieros están buscando una alternativa más limpia. Uno de esos investigadores es Ichiro Takeuchi de la Universidad de Maryland. Durante la última década, él y su equipo han trabajado para encontrar una manera de utilizar materiales electrocalóricos como agentes refrigerantes.

Estos materiales sufren cambios de temperatura cuando se estiran o se comprimen debido a transiciones de fase. Más específicamente, él y sus colegas han estado trabajando con cables hechos de níquel y titanio (NiTi), que se ha descubierto que son electrocalóricos, para construir sistemas de refrigeración. Múltiples desafíos de ingeniería se interponen en el camino para construir un producto comercialmente viable, pero en este nuevo esfuerzo, han superado varios de esos desafíos.

Dos de los mayores desafíos implican la recuperación eficiente de fluidos (se utiliza agua como intercambio de calor) y formas de reducir la pérdida de calor que resulta de la fricción. Las soluciones han incluido el uso de haces más densos de tubos de NiTi y un actuador mejorado, que aplica agrupación de carga. Su sistema utiliza dos paquetes conectados mediante el actuador: a medida que las cargas se agrupan y desagregan, el sistema se mueve a través de ciclos de compresión en el NiTi, que impulsa el enfriamiento y, por lo tanto, la refrigeración.

El modelo tiene dos modos, dependiendo de la cantidad de agua en el sistema: un modo fue diseñado para optimizar el enfriamiento y el otro rango de temperatura. Se ha demostrado que el sistema es capaz de enfriar un sistema a 22,5 K.

El equipo reconoce que su sistema aún no está listo para su comercialización, pero espera que ciertas mejoras lo hagan. Planean mejorar su eficiencia mejorando el actuador y modificando los porcentajes de níquel y titanio utilizados para fabricar los tubos.

Más información: Suxin Qian et al, Sistema de enfriamiento elastocalórico multimodo de alto rendimiento, Science (2023). DOI: 10.1126/ciencia.adg7043

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