Ionocaloric refrigeration
আয়নোক্যালোরিক রেফ্রিজারেশন চক্র একটি উন্নত শীতলকরণ প্রযুক্তি যা দক্ষ এবং পরিবেশ-বান্ধব রেফ্রিজারেশন অর্জনের জন্য একটি তড়িৎরাসাযনিক ক্ষেত্র দ্বারা চালিত আয়নোক্যালোরিক প্রভাব ব্যবহার করে। আয়ন সংযোজন বা অপসারণের মাধ্যমে বৈদ্যুতিন রাসায়নিক সম্ভাব্যতাকে পরিচালনা করে, উল্লেখযোগ্য তাপমাত্রার পরিবর্তন এবং এনট্রপি বৈচিত্র্য অর্জন করা হয়। এই চক্রটি বিভিন্ন শিল্পে সম্ভাব্য প্রয়োগ সহ ঐতিহ্যবাহী রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের একটি টেকসই বিকল্প প্রদান করে। চলমান গবেষণাটি আয়নক্যালোরিক উপকরণ এবং সিস্টেম ডিজাইনের কার্যকারিতা এবং কার্যকারিতা বাড়ানোর জন্য অনুকূলকরণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। এটি ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জির লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিতে ড্রিউ লিলি এবং রবি প্রাশার দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল। আয়নোক্যালোরিক রেফ্রিজারেশন চক্র একটি অত্যাধুনিক শীতলকরণ প্রযুক্তি যা উচ্চ দক্ষতা এবং শূন্য বৈশ্বিক উষ্ণায়নের সম্ভাবনা প্রদান করে। এই নতুন চক্রটি আয়নোক্যালোরিক প্রভাবকে ব্যবহার করে, যা একটি তড়িৎরাসাযনিক ক্ষেত্র দ্বারা চালিত হয়, উল্লেখযোগ্য অ্যাডিয়াব্যাটিক তাপমাত্রার পরিবর্তন এবং আইসোথার্মাল এনট্রপি পরিবর্তন অর্জন করতে। টেকসই এবং পরিবেশ-বান্ধব রেফ্রিজারেশন সিস্টেমের জরুরি প্রয়োজনের সমাধান হিসাবে বিকশিত, আয়নোক্যালোরিক রেফ্রিজারেশন চক্র কর্মক্ষমতা এবং শক্তি দক্ষতার ক্ষেত্রে আশাব্যঞ্জক ফলাফল দেখায়। প্রচলিত রেফ্রিজারেশন প্রযুক্তি, যেমন বাষ্প-সংকোচন (ভি. সি) ব্যবস্থা, রেফ্রিজারেন্ট হিসাবে হাইড্রোফ্লোরোকার্বন (এইচ. এফ. সি)-এর উপর নির্ভর করে। তবে, এইচ. এফ. সি-গুলির উচ্চ বৈশ্বিক উষ্ণায়নের সম্ভাবনা রয়েছে এবং গ্রিনহাউস গ্যাস নির্গমনে উল্লেখযোগ্য অবদান রাখে। এই পরিবেশগত উদ্বেগের সমাধানের জন্য, গবেষকরা কঠিন-অবস্থার ক্যালোরি উপাদানগুলি অন্বেষণ করেছেন যা বাহ্যিক ক্ষেত্রের অধীনে রেফ্রিজারেশন প্রভাব প্রদর্শন করে। যদিও পূর্ববর্তী ক্যালোরি উপাদানগুলি সীমিত কর্মক্ষমতা এবং কর্মক্ষমতার কম সহগ (সিওপি) দেখিয়েছে, আয়নোক্যালোরিক চক্র উল্লেখযোগ্য উন্নতি প্রদর্শন করে। আয়নকলোরিক প্রভাব আয়নগুলির সংযোজন বা অপসারণের মাধ্যমে একটি কঠিন পর্যায়কে ঘিরে বৈদ্যুতিক রাসায়নিক ক্ষেত্রকে পরিচালনা করে পরিচালিত হয়। প্রজাতির এই বৈদ্যুতিন রাসায়নিক মিশ্রণ উল্লেখযোগ্য শক্তিশালী পরিবর্তনকে প্ররোচিত করে, যার ফলে সিস্টেমের মধ্যে তাপীয় প্রতিক্রিয়া এবং তাপমাত্রার বৈচিত্র্য ঘটে। অন্যান্য ক্যালোরি প্রভাবের বিপরীতে, যেখানে প্রয়োগকৃত ক্ষেত্রটি উপাদানটির কনজুগেট ক্ষেত্র জুটির সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, আয়নোক্যালোরিক প্রভাবটি বিপরীতভাবে কাজ করে। তাপমাত্রা, চাপ এবং ভোল্টেজের মতো বিভিন্ন ক্ষেত্রের চলকের মাধ্যমে রাসায়নিক প্রজাতির ঘনত্ব পরিবর্তন করে তড়িৎরাসাযনিক সম্ভাবনার নিয়ন্ত্রণ অর্জন করা হয়। আয়নোক্যালোরিক রেফ্রিজারেশন চক্র আয়নোক্যালোরিক প্রভাবকে একটি তাপগতিবিদ্যার চক্রে অন্তর্ভুক্ত করে যাতে ক্রমাগত এবং দক্ষ রেফ্রিজারেশন প্রদান করা যায়। এই চক্রের চারটি ধাপ রয়েছেঃ আইসেন্ট্রোপিক মিশ্রণ, তাপ শোষণের মাধ্যমে আইসো কম্পোজিশনাল এবং আইসোথার্মাল গলন, আইসেন্ট্রোপিক পৃথকীকরণ এবং তাপ প্রত্যাখ্যানের মাধ্যমে আইসো কম্পোজিশনাল এবং আইসোথার্মাল ক্রিস্টালাইজেশন। এই পদক্ষেপগুলি অনুসরণ করে, চক্রটি কার্নোট-জাতীয় আচরণ অর্জন করে এবং দক্ষ শীতলকরণ সক্ষম করে। বিভিন্ন আয়নোক্যালোরিক সিস্টেমের মধ্যে ইথিলিন কার্বনেট-সোডিয়াম আয়োডাইড সিস্টেম বিশেষ প্রতিশ্রুতি দেখিয়েছে। এটি ফিউশনের উচ্চ সুপ্ত তাপ, ঘরের তাপমাত্রার উপরে একটি গলনাঙ্ক এবং পরিবেশগত সামঞ্জস্য প্রদর্শন করে, যা এটিকে ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য একটি আকর্ষণীয় বিকল্প করে তোলে। এই সিস্টেমে আয়নোক্যালোরিক প্রভাব আজ অবধি রিপোর্ট করা অন্যান্য ক্যালোরি প্রভাবকে ছাড়িয়ে গেছে, যা প্রতি একক ভর এবং আয়তনে উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর অ্যাডিয়াব্যাটিক তাপমাত্রার পরিবর্তন এবং এনট্রপি পরিবর্তন প্রদর্শন করে। আয়নোক্যালোরিক রেফ্রিজারেশন চক্রের ব্যবহারিক বাস্তবায়নে দ্রবণটি পৃথক করতে এবং সিস্টেমটিকে পুনরুজ্জীবিত করতে বৈদ্যুতিন বিশ্লেষণের মতো লবণাক্তকরণ কৌশলগুলির ব্যবহার জড়িত। ইসি/এনএআই ব্যবস্থার তাত্ত্বিক বৈশিষ্ট্যগুলি প্রতিযোগিতামূলক কর্মক্ষমতা দেখায়, তবে বাস্তব-বিশ্বের দক্ষতা পৃথকীকরণ প্রক্রিয়ার বিশদ বিবরণের উপর নির্ভর করবে। বৈদ্যুতিন বিশ্লেষণের মতো বৈদ্যুতিন রাসায়নিক কৌশলগুলি উচ্চ কার্যকরী চাপ বা ক্ষেত্রের প্রয়োজন ছাড়াই উচ্চ দক্ষতা প্রদান করে, যা এগুলিকে ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। আদর্শ আয়নোকলোরিক পদার্থের জন্য ফিউশনের যথেষ্ট পরিমাণে এনথালপি, উন্নত ক্রায়োস্কোপিক ধ্রুবক এবং বড় অস্তরক ধ্রুবক প্রয়োজন, যা লবণের উচ্চ দ্রবণীয়তার ইঙ্গিত দেয়। ইথিলিন কার্বনেট-সোডিয়াম আয়োডাইড পদ্ধতি পরীক্ষার জন্য একটি আশাব্যঞ্জক। যদিও জেড এন সি এল 2 এবং এইচ জি সি এল 2-এর মতো লবণগুলির উচ্চ দ্রবণীয়তা রয়েছে, তবে ক্যাটায়ন বিনিময় ঝিল্লির মধ্য দিয়ে তাদের উত্তরণ বাধাগ্রস্ত হয় এবং তারা বিষাক্ত ক্লোরিন গ্যাস উৎপাদনের ঝুঁকি নেয়। বিপরীতভাবে, উচ্চ দ্রবণীয়তা এবং আয়নিক পরিবাহিতা সহ এন. এ. আই এবং কে. আই, আয়নোক্যালোরিক যন্ত্রের জন্য উপযুক্ত, উচ্চতর লবণ দ্রবণীয়তার জন্য এন. এ. আই পছন্দ করা হয়। উপসংহারে, আয়নক্যালোরিক রেফ্রিজারেশন চক্র দক্ষ এবং পরিবেশ-বান্ধব শীতলকরণ ব্যবস্থার জন্য একটি আশাব্যঞ্জক পদ্ধতির প্রতিনিধিত্ব করে। উল্লেখযোগ্যভাবে, ইথিলিন কার্বনেট-সোডিয়াম আয়োডাইড সিস্টেম এবং এন. এ. আই-এর মতো নির্দিষ্ট আয়নক্যালোরিক উপকরণের ব্যবহার, যা তাদের উচ্চ দ্রবণীয়তা এবং আয়নিক পরিবাহিতা জন্য পরিচিত, এই উদ্ভাবনী প্রযুক্তির কার্যকারিতা আরও বাড়ায়। আয়নোক্যালোরিক প্রভাবকে কাজে লাগিয়ে এবং এটিকে একটি সতর্কতার সাথে পরিকল্পিত তাপগতিবিদ্যার চক্রের মধ্যে একীভূত করে, আমরা শূন্য বিশ্ব উষ্ণায়নের সম্ভাবনা এবং আরও টেকসই ভবিষ্যতের দিকে এগিয়ে চলেছি। এই নতুন কুলিং প্রযুক্তির সম্ভাবনাকে সম্পূর্ণরূপে উপলব্ধি করার জন্য এই আয়নোক্যালোরিক উপকরণগুলির নির্বাচন ও প্রয়োগের ক্ষেত্রে অব্যাহত গবেষণা ও উন্নয়ন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। পরিচালনার নীতি আয়নোক্যালোরিক তাপ পাম্প একটি কঠিন-তরল ভিত্তিক তাপ পাম্পিং প্রযুক্তি যা খুব উচ্চ তাপমাত্রার ব্যাপ্তিতে উচ্চ দক্ষতা সহ। এটি একটি মিশ্রণে লবণের ঘনত্ব পরিবর্তন করে একটি উপাদানের গলনাঙ্ক পরিবর্তন করে আয়নোক্যালোরিক প্রভাব ব্যবহার করে, এবং তাই তাপের পরিমাণ। আয়নোক্যালোরিক প্রভাবকে একটি প্রয়োগকৃত তড়িৎরাসাযনিক ক্ষেত্রের তাপীয় প্রতিক্রিয়া হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় (অর্থাৎ। আয়নিক ক্ষেত্র)। আয়নোক্যালোরিক হিটিং/কুলিং একটি উপযুক্ত তাপগতিবিদ্যার চক্রের মধ্যে আয়নোক্যালোরিক প্রভাব ব্যবহার করে (যেমন। বিপরীত কার্নোট বা স্টার্লিং চক্র)। আয়নোক্যালোরিক কুলিং আয়নগুলির সাথে একটি কঠিন পর্যায়কে ঘিরে কাজ করে (অর্থাৎ। কঠিন পদার্থে একটি তড়িৎরাসায়ন ক্ষেত্র প্রয়োগ করা), যা কঠিন পদার্থকে তরল হিসাবে আরও স্থিতিশীল করে তোলে। একটি তরলে রূপান্তরিত হওয়ার জন্য, এটি অবশ্যই গলে যেতে হবে, যার অর্থ এটি অবশ্যই শক্তি শোষণ করতে হবে। যদি অ্যাডিয়াব্যাটিকভাবে গলানো হয় (এবং তাই আইসেনথালপিকভাবে), এটি তার শক্তি বৃদ্ধি করবে যাতে এটি নিজের থেকে শক্তি চুরি করে তরল হয়ে উঠতে পারে, যা পুরো উপাদানটিকে শীতল করে দেয়। একবার উপাদানটি শীতল হয়ে গেলে, কঠিনটি গলে যেতে পারে, তবে এখন কম তাপমাত্রায়, এইভাবে তার চারপাশ থেকে শক্তি শোষণ করে (অর্থাৎ। রেফ্রিজারেশন)। আয়নোক্যালোরিক হিটিং বিপরীতভাবে কাজ করে। একটি তরল থেকে আয়নগুলি অপসারণ করে, তরল-যদি সাবধানে বেছে নেওয়া হয়-একটি কঠিন হিসাবে আরও স্থিতিশীল হয়ে ওঠে। তার কঠিন পর্যায়ে রূপান্তরিত হওয়ার জন্য, এটিকে অবশ্যই স্ফটিকীকরণ করতে হবে এবং শক্তি মুক্ত করতে হবে। যদি অ্যাডিয়াব্যাটিকভাবে স্ফটিকায়িত হয়, তবে এটি নিজেকে উত্তপ্ত করবে (অর্থাৎ, "রিক্যালেসেন্স")। একবার উপাদানটি উত্তপ্ত হয়ে গেলে, এটি স্ফটিকীকরণের মাধ্যমে শক্তি মুক্ত করতে থাকবে, কিন্তু এখন পরিবেশে তাপ মুক্ত করছে (অর্থাৎ। তাপ পাম্পিং)। এই চারটি প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে অগ্রসর হয়ে, একটি কার্নোট-সদৃশ তাপ পাম্প চক্র শূন্য বিশ্ব উষ্ণায়নের সম্ভাবনার সাথে আবির্ভূত হয়। প্রথম প্রদর্শিত প্রোটোটাইপ গত বছর সায়েন্সে প্রকাশিত হয়েছিল এবং এটি-নেতিবাচক, পরিবেশগতভাবে সৌম্য, অ-বিপজ্জনক, শূন্য-জিডব্লিউপি, অ-বিষাক্ত এবং অ-দাহ্য। সুবিধা ঐতিহ্যবাহী রেফ্রিজারেশন প্রযুক্তির তুলনায় আয়োনোক্যালোরিক রেফ্রিজারেশনের বেশ কয়েকটি সুবিধা রয়েছে। এর জন্য কোনও ক্ষতিকারক রেফ্রিজারেন্টের প্রয়োজন হয় না, যেমন ক্লোরোফ্লোরোকার্বন (সি. এফ. সি) বা হাইড্রোফ্লোরোকার্বন (এইচ. এফ. সি), যা বিশ্ব উষ্ণায়ন এবং ওজোন হ্রাসের ক্ষেত্রে অবদান রাখে বলে জানা যায়। উচ্চ শক্তি দক্ষতা প্রদানের সম্ভাবনা রয়েছে, যা উল্লেখযোগ্য ব্যয় সাশ্রয় এবং পরিবেশগত প্রভাব হ্রাস করতে পারে। আরও দেখুন রেফ্রিজারেশন রেফ্রিজারেশন চক্র বাষ্প-সংকোচন রেফ্রিজারেশন রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক বার্কলে ল্যাব বিজ্ঞানীরা রেফ্রিজারেশন 2022-এর একটি শীতল নতুন পদ্ধতি তৈরি করেছেন মার্কিন উদ্ভাবন কুলিং প্রযুক্তি তাপগতিবিদ্যার চক্র