Ionocaloric refrigeration
அயனோகலோரிக் குளிர்பதன சுழற்சி என்பது ஒரு மேம்பட்ட குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பமாகும், இது ஒரு மின் வேதியியல் புலத்தால் இயக்கப்படும் அயனோகலோரிக் விளைவைப் பயன்படுத்தி திறமையான மற்றும் சூழல் நட்பு குளிரூட்டலை அடைகிறது. அயனி சேர்க்கை அல்லது அகற்றுதல் மூலம் மின் வேதியியல் ஆற்றலைக் கையாளுவதன் மூலம், குறிப்பிடத்தக்க வெப்பநிலை மாற்றங்கள் மற்றும் என்ட்ரோபி மாறுபாடுகள் அடையப்படுகின்றன. இந்த சுழற்சி பாரம்பரிய குளிர்பதன அமைப்புகளுக்கு ஒரு நிலையான மாற்றீட்டை வழங்குகிறது, பல்வேறு தொழில்களில் சாத்தியமான பயன்பாடுகளுடன். இயனோகலோரிக் பொருட்கள் மற்றும் அமைப்பு வடிவமைப்பை அதன் செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துவதில் தற்போதைய ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்துகிறது. இது எரிசக்தித் துறையின் லாரன்ஸ் பெர்க்லி தேசிய ஆய்வகத்தில் ட்ரூ லில்லி மற்றும் ரவி பிரஷர் ஆகியோரால் உருவாக்கப்பட்டது. கண்ணோட்டம் அயனிக்கலோரிக் குளிர்பதன சுழற்சி என்பது ஒரு அதிநவீன குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பமாகும், இது அதிக செயல்திறன் மற்றும் பூஜ்ஜிய புவி வெப்பமடைதல் திறனை வழங்குகிறது. இந்த புதிய சுழற்சி அயனிக்கலோரிக் விளைவைப் பயன்படுத்துகிறது, இது ஒரு மின் வேதியியல் புலத்தால் இயக்கப்படுகிறது, குறிப்பிடத்தக்க அடிபயாடிக் வெப்பநிலை மாற்றங்கள் மற்றும் சமவெப்ப என்ட்ரோபி மாற்றங்களை அடைய. நிலையான மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு குளிர்பதன அமைப்புகளுக்கான அவசரத் தேவைக்கு ஒரு தீர்வாக உருவாக்கப்பட்ட அயனோகலோரிக் குளிர்பதன சுழற்சி செயல்திறன் மற்றும் ஆற்றல் செயல்திறன் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் நம்பிக்கைக்குரிய முடிவுகளைக் காட்டுகிறது. நீராவி-சுருக்க (வி. சி) அமைப்புகள் போன்ற பாரம்பரிய குளிர்பதன தொழில்நுட்பங்கள், குளிரூட்டிகளாக ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன்களை (எச். எஃப். சி) நம்பியுள்ளன. இருப்பினும், எச்எஃப்சிகள் அதிக புவி வெப்பமயமாதல் திறனைக் கொண்டுள்ளன மற்றும் கிரீன்ஹவுஸ் வாயு உமிழ்வுகளுக்கு கணிசமாக பங்களிக்கின்றன. இந்த சுற்றுச்சூழல் கவலைகளை நிவர்த்தி செய்ய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் வெளிப்புற புலங்களின் கீழ் குளிர்பதன விளைவுகளை வெளிப்படுத்தும் திட-நிலை கலோரி பொருட்களை ஆராய்ந்துள்ளனர். முந்தைய கலோரிக் பொருட்கள் வரையறுக்கப்பட்ட செயல்திறன் மற்றும் செயல்திறனின் குறைந்த குணகம் (சிஓபி) ஆகியவற்றைக் காட்டியிருந்தாலும், அயனோகலோரிக் சுழற்சி குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களைக் காட்டுகிறது. அயனிகளைச் சேர்ப்பதன் மூலம் அல்லது அகற்றுவதன் மூலம் ஒரு திடமான கட்டத்தைச் சுற்றியுள்ள மின் வேதியியல் புலத்தைக் கையாளுவதன் மூலம் அயனிக்கலோரிக் விளைவு செயல்படுகிறது. உயிரினங்களின் இந்த மின் வேதியியல் கலவை குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றல் மாற்றங்களைத் தூண்டுகிறது, இதன் விளைவாக அமைப்பிற்குள் வெப்ப பதில் மற்றும் வெப்பநிலை மாறுபாடு ஏற்படுகிறது. மற்ற கலோரிக் விளைவுகளைப் போலல்லாமல், பயன்படுத்தப்பட்ட புலம் பொருளின் இணைந்த புல ஜோடியுடன் தொடர்பு கொள்ளும் போது, அயனோகலோரிக் விளைவு தலைகீழாக செயல்படுகிறது. வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் மின்னழுத்தம் போன்ற பல்வேறு புல மாறிகள் மூலம் இரசாயன இனங்களின் செறிவை மாற்றுவதன் மூலம் மின் வேதியியல் ஆற்றலின் கட்டுப்பாடு அடையப்படுகிறது. அயனிக்கலோரிக் குளிரூட்டல் சுழற்சி அயனிக்கலோரிக் விளைவை ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சியில் இணைத்து தொடர்ச்சியான மற்றும் திறமையான குளிரூட்டலை வழங்குகிறது. இந்த சுழற்சி நான்கு படிகளை உள்ளடக்கியதுஃ ஐசன்ட்ரோபிக் கலவை, வெப்ப உறிஞ்சுதல் மூலம் ஐசோகம்போசிஷனல் மற்றும் ஐசோதெர்மல் உருகுதல், ஐசன்ட்ரோபிக் பிரிப்பு மற்றும் வெப்ப நிராகரிப்பு மூலம் ஐசோகம்போசிஷனல் மற்றும் ஐசோதெர்மல் படிகமயமாக்கல். இந்த படிகளைப் பின்பற்றுவதன் மூலம், சுழற்சி கார்னாட் போன்ற நடத்தையை அடைகிறது மற்றும் திறமையான குளிரூட்டலை செயல்படுத்துகிறது. பல்வேறு அயனிக்கலோரிக் அமைப்புகளில், எத்திலீன் கார்பனேட்-சோடியம் அயோடைடு அமைப்பு குறிப்பிட்ட வாக்குறுதியைக் காட்டியுள்ளது. இது இணைப்பின் உயர் மறைந்த வெப்பம், அறை வெப்பநிலையை விட ஒரு உருகுதல் புள்ளி மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பொருந்தக்கூடிய தன்மையை வெளிப்படுத்துகிறது, இது நடைமுறை பயன்பாடுகளுக்கு ஒரு கவர்ச்சிகரமான விருப்பமாக அமைகிறது. இந்த அமைப்பில் உள்ள அயனிக்கலோரிக் விளைவு இன்றுவரை அறிவிக்கப்பட்ட பிற கலோரிக் விளைவுகளை மிஞ்சுகிறது, இது கணிசமாக அதிக அடிபயாடிக் வெப்பநிலை மாற்றங்கள் மற்றும் ஒரு யூனிட் மாஸ் மற்றும் தொகுதிக்கு என்ட்ரோபி மாற்றங்களை நிரூபிக்கிறது. அயோனோகலோரிக் குளிர்பதன சுழற்சியின் நடைமுறை செயல்படுத்தல், மின்காந்த பகுப்பாய்வு போன்ற உப்புநீக்கும் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது, கரைசலைப் பிரித்து அமைப்பை மீண்டும் உருவாக்குகிறது. ஈசி/என்ஏஐ அமைப்பின் தத்துவார்த்த பண்புகள் போட்டி செயல்திறனைக் காட்டும் அதே வேளையில், நிஜ உலக செயல்திறன் பிரிப்பு செயல்முறையின் விவரங்களைப் பொறுத்தது. மின்னாற்றல் பகுப்பாய்வு போன்ற மின் வேதியியல் நுட்பங்கள் அதிக இயக்க அழுத்தங்கள் அல்லது புலங்கள் தேவையில்லாமல் அதிக செயல்திறனை வழங்குகின்றன, அவை நடைமுறை பயன்பாட்டிற்கு ஏற்றவை. சிறந்த அயனிக்கலோரிக் பொருட்களுக்கு கணிசமான இணைவு என்தால்பி, உயர்த்தப்பட்ட கிரையோஸ்கோபிக் மாறிலி மற்றும் பெரிய மின்கடத்தா மாறிலி தேவைப்படுகிறது, இது அதிக உப்பு கரைவதைக் குறிக்கிறது. எத்திலீன் கார்பனேட்-சோடியம் அயோடைடு அமைப்பு பரிசோதனைக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தேர்வாகும். Z n C l 2 மற்றும் H g C l 2 போன்ற உப்புகள் அதிக கரைதிறன்களைக் கொண்டிருந்தாலும், கேஷன் பரிமாற்ற சவ்வுகள் வழியாக அவை செல்வது தடுக்கப்படுகிறது, மேலும் அவை நச்சு குளோரின் வாயுவை உற்பத்தி செய்யும் அபாயத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. இதற்கு நேர்மாறாக, அதிக கரைதிறன் மற்றும் அயனி கடத்துத்திறன் கொண்ட என்ஏஐ மற்றும் கேஐ ஆகியவை அயனிக்கலோரிக் சாதனங்களுக்கு ஏற்றவை, மேலும் உயர்ந்த உப்பு கரைதிறனுக்கு என்ஏஐ விரும்பப்படுகிறது. முடிவில், அயனிக்கலோரிக் குளிர்பதன சுழற்சி திறமையான மற்றும் சூழல் நட்பு குளிரூட்டும் அமைப்புகளுக்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய அணுகுமுறையைக் குறிக்கிறது. குறிப்பிடத்தக்க வகையில், எத்திலீன் கார்பனேட்-சோடியம் அயோடைடு அமைப்பு மற்றும் என். ஏ. ஐ போன்ற குறிப்பிட்ட அயனிக்கலோரிக் பொருட்களின் பயன்பாடு, அவற்றின் அதிக கரைதிறன் மற்றும் அயனி கடத்துத்திறனுக்கு பெயர் பெற்றது, இந்த புதுமையான தொழில்நுட்பத்தின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துகிறது. அயனிக்கலோரிக் விளைவைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும், அதை கவனமாக வடிவமைக்கப்பட்ட வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சியில் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலமும், பூஜ்ஜிய புவி வெப்பமடைதல் திறன் மற்றும் மிகவும் நிலையான எதிர்காலத்தை நோக்கி நாம் நகர்கிறோம். இந்த புதிய குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பத்தின் திறனை முழுமையாக உணர இந்த அயனிக்கலோரிக் பொருட்களின் தேர்வு மற்றும் பயன்பாட்டில் தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு முக்கியம். செயல்பாட்டின் கோட்பாடு அயனிக்கலோரிக் வெப்ப பம்ப் என்பது திட-திரவ அடிப்படையிலான வெப்ப உந்தி தொழில்நுட்பமாகும், இது மிக அதிக வெப்பநிலை இடைவெளிகளில் அதிக செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது. இது ஒரு கலவையில் உள்ள உப்பின் செறிவை மாற்றி ஒரு பொருளின் உருகும் புள்ளியை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் அயனிக்கலோரிக் விளைவைப் பயன்படுத்துகிறது, எனவே வெப்ப உள்ளடக்கம். அயனிக்கலோரிக் விளைவு ஒரு பயன்படுத்தப்பட்ட மின் வேதியியல் புலத்திற்கு ஒரு வெப்ப பதில் என வரையறுக்கப்படுகிறது (அதாவது. அயனி புலம்). அயோனோகலோரிக் வெப்பம்/குளிரூட்டல் பொருத்தமான வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சிக்குள் அயோனோகலோரிக் விளைவைப் பயன்படுத்துகிறது (எ. கா. தலைகீழ் கார்னாட் அல்லது ஸ்டிர்லிங் சுழற்சி). அயனிகளுடன் ஒரு திடமான கட்டத்தைச் சுற்றி செயல்படுவதன் மூலம் அயனிக்கலோரிக் குளிரூட்டல் செயல்படுகிறது (அதாவது. திடப்பொருளுக்கு ஒரு மின் வேதியியல் புலத்தைப் பயன்படுத்துவது), இது திடப்பொருளை திரவமாக மிகவும் நிலையானதாக ஆக்குகிறது. ஒரு திரவத்திற்கு மாற, அது உருக வேண்டும், அதாவது அது ஆற்றலை உறிஞ்ச வேண்டும். அடிபயாடிக் முறையில் (எனவே ஐசென்டால்பிக் முறையில்) உருக்கினால், அது அதன் ஆற்றலை அதிகரிக்கும், இதனால் அது தன்னிலிருந்து ஆற்றலைத் திருடுவதன் மூலம் திரவமாக மாறும், இது முழு பொருளையும் குளிர்விக்கிறது. பொருள் குளிர்ந்தவுடன், திடப்பொருள் தொடர்ந்து உருகலாம், ஆனால் இப்போது குறைந்த வெப்பநிலையில், இதனால் அதன் சுற்றுப்புறங்களிலிருந்து ஆற்றலை உறிஞ்சுகிறது (அதாவது. குளிர்பதனம்). அயனோகலோரிக் வெப்பம் தலைகீழாக வேலை செய்கிறது. ஒரு திரவத்திலிருந்து அயனிகளை அகற்றுவதன் மூலம், திரவம்-கவனமாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டால்-ஒரு திடப்பொருளாக மிகவும் நிலையானதாக மாறும். அதன் திடமான கட்டத்திற்கு மாற, அது படிகமாக்கப்பட்டு ஆற்றலை வெளியிட வேண்டும். படிகமயமாக்கப்பட்டால், அது தன்னை வெப்பப்படுத்தும் (அதாவது, "மறுசீரமைப்பு"). பொருள் சூடாகியவுடன், அது படிகமாக்குவதன் மூலம் தொடர்ந்து ஆற்றலை வெளியிடும், ஆனால் இப்போது சுற்றுச்சூழலுக்கு வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது (அதாவது. வெப்ப உந்துதல்). இந்த நான்கு செயல்முறைகளின் வழியாக அடியெடுத்து வைப்பதன் மூலம், பூஜ்ஜிய புவி வெப்பமடைதல் திறனுடன் கார்னாட் போன்ற வெப்ப பம்ப் சுழற்சி வெளிப்படுகிறது. நிரூபிக்கப்பட்ட முதல் முன்மாதிரி கடந்த ஆண்டு சயின்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டது மற்றும் இது-எதிர்மறை, சுற்றுச்சூழல் தீங்கற்ற, அபாயமற்ற, பூஜ்ஜிய-ஜி. டபிள்யூ. பி, நச்சுத்தன்மையற்ற மற்றும் எரியாதது. நன்மைகள் பாரம்பரிய குளிர்பதன தொழில்நுட்பங்களை விட அயோனோகலோரிக் குளிரூட்டல் பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. புவி வெப்பமடைதல் மற்றும் ஓசோன் குறைப்புக்கு பங்களிக்கும் குளோரோஃப்ளூரோகார்பன்கள் (சிஎஃப்சி) அல்லது ஹைட்ரோஃப்ளூரோகார்பன்கள் (எச்எஃப்சி) போன்ற தீங்கு விளைவிக்கும் குளிரூட்டிகள் இதற்குத் தேவையில்லை. அதிக எரிசக்தி செயல்திறனை வழங்கும் திறன் உள்ளது, இது குறிப்பிடத்தக்க செலவு சேமிப்பு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தை குறைக்க வழிவகுக்கும். குளிர்பதன குளிர்பதன சுழற்சி சுழற்சி நீராவி-சுருக்க குளிர்பதன குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் பெர்க்லி ஆய்வக விஞ்ஞானிகள் குளிர் புதிய முறை குளிர் 2022 அறிமுகங்களை உருவாக்குகிறார்கள் அமெரிக்க கண்டுபிடிப்புகள் குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பம் வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சிகள்