Công nghệ làm lạnh mới chống biến đổi khí hậu
Thay vì dùng khí nén và sự bay hơi, mô hình làm lạnh hoàn toàn mới dùng dòng điện dịch chuyển ion để kích hoạt thay đổi pha và hấp thụ nhiệt - hứa hẹn mở ra hy vọng cho các hệ thống làm mát "xanh" hơn, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường.
Từ những chiếc tủ lạnh trong gia đình đến các hệ thống điều hòa khổng lồ trong trung tâm dữ liệu, có thể nhận thấy phần lớn công nghệ làm lạnh hiện nay vẫn vận hành dựa trên nguyên lý nén và giãn nở của các loại khí lạnh. Dù đã được cải tiến qua thời gian, các chất làm lạnh như HFC hay HCFC vẫn là "kẻ đồng lõa thầm lặng" của biến đổi khí hậu, bởi khả năng giữ nhiệt của những chất này mạnh gấp hàng ngàn lần so với CO₂.
May mắn là trong nỗ lực tìm kiếm những giải pháp thân thiện hơn với hành tinh, các nhà khoa học đã tìm ra phương thức làm lạnh hoàn toàn mới mở ra hy vọng cho các hệ thống làm mát "xanh" hơn, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường.
Công nghệ làm lạnh mới ionocaloric không cần dùng khí nén hay cơ cấu cơ học phức tạp mà tận dụng dòng điện và các ion muối để tạo ra sự thay đổi pha, hấp thụ và giải phóng nhiệt một cách tự nhiên. Thay vì thay đổi áp suất hay trạng thái của khí, các nhà khoa học điều khiển sự dịch chuyển của ion trong dung dịch muối thông qua một dòng điện nhỏ. Chính sự dịch chuyển này làm thay đổi điểm nóng chảy của vật liệu, giúp hấp thụ hoặc giải phóng nhiệt một cách có kiểm soát - một cơ chế tinh tế nhưng đầy hứa hẹn cho tương lai của ngành điện lạnh.
Đại diện của nhóm nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley nhận định hiện nay, chưa ai phát triển thành công một giải pháp thay thế có thể làm lạnh tốt, hoạt động hiệu quả, an toàn và không gây hại cho môi trường. Nhóm từ Phòng thí nghiệm Lawrence tự tin rằng kỹ thuật làm lạnh ionocaloric có tiềm năng đạt được tất cả những mục tiêu đó.
Để kiểm chứng lý thuyết, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm sử dụng một loại muối đặc biệt (làm từ iodine và natri) để làm tan chảy ethylene carbonate - một dung môi hữu cơ thường được sử dụng trong pin lithium-ion. Điều đáng chú ý là chất này có thể được sản xuất bằng cách sử dụng carbon dioxide làm đầu vào, cho thấy tiềm năng biến hệ thống này không chỉ đạt GWP bằng 0 mà còn có thể đạt chỉ số âm.
Trong thử nghiệm, các nhà khoa học đã ghi nhận sự thay đổi nhiệt độ lên tới 25 độ C chỉ bằng cách áp dụng chưa đến một volt điện tích. Kết quả này thực sự là một thành tích ấn tượng, vượt qua khả năng của các công nghệ làm lạnh dựa trên hiệu ứng nhiệt lượng khác từng được công bố.
Các nhà nghiên cứu khẳng định dữ liệu ban đầu cho thấy sự hứa hẹn lớn trên cả ba khía cạnh: GWP của chất làm lạnh, hiệu suất năng lượng và chi phí thiết bị. Thách thức lớn tiếp theo là đưa công nghệ ionocaloric ra khỏi phòng thí nghiệm và tích hợp vào các hệ thống thương mại thực tế, có khả năng mở rộng quy mô mà không gặp trở ngại. Cuối cùng, các hệ thống này không chỉ giới hạn ở việc làm lạnh mà còn có thể được ứng dụng trong sưởi ấm, mở ra một hướng đi bền vững hơn cho cả lĩnh vực điều hòa không khí toàn cầu.