Ionocaloric refrigeration
آئنوکلورک ریفریجریشن سائیکل ایک جدید کولنگ ٹیکنالوجی ہے جو موثر اور ماحول دوست ریفریجریشن حاصل کرنے کے لیے الیکٹرو کیمیکل فیلڈ کے ذریعے چلنے والے آئنوکلورک اثر کا استعمال کرتی ہے۔ آئن کے اضافے یا ہٹانے کے ذریعے برقی کیمیائی صلاحیت میں ہیرا پھیری کرکے، درجہ حرارت میں نمایاں تبدیلیاں اور اینٹروپی میں تغیرات حاصل کیے جاتے ہیں۔ یہ سلسلہ مختلف صنعتوں میں ممکنہ استعمال کے ساتھ روایتی ریفریجریشن سسٹم کا ایک پائیدار متبادل پیش کرتا ہے۔ جاری تحقیق آئنوکلورک مواد اور نظام کے ڈیزائن کو بہتر بنانے پر مرکوز ہے تاکہ اس کی کارکردگی اور عملداری کو بڑھایا جا سکے۔ اسے ڈریو للی اور روی پرشر نے محکمہ توانائی کی لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری میں تیار کیا تھا۔ جائزہ آئنوکلورک ریفریجریشن سائیکل ایک جدید ترین کولنگ ٹیکنالوجی ہے جو اعلی کارکردگی اور صفر گلوبل وارمنگ کی صلاحیت پیش کرتی ہے۔ یہ نوول سائیکل آئنوکلورک اثر کا استعمال کرتا ہے، جو ایک الیکٹرو کیمیکل فیلڈ کے ذریعے چلایا جاتا ہے، تاکہ نمایاں اڈیبیٹک درجہ حرارت کی تبدیلیوں اور آئسوتھرمل اینٹروپی تبدیلیوں کو حاصل کیا جا سکے۔ پائیدار اور ماحول دوست ریفریجریشن سسٹم کی فوری ضرورت کے حل کے طور پر تیار کیا گیا، آئنوکلورک ریفریجریشن سائیکل کارکردگی اور توانائی کی کارکردگی کے لحاظ سے امید افزا نتائج ظاہر کرتا ہے۔ روایتی ریفریجریشن ٹیکنالوجیز، جیسے بخارات کمپریشن (وی سی) سسٹم، ریفریجریٹس کے طور پر ہائیڈرو فلورکاربن (ایچ ایف سی) پر انحصار کرتے ہیں۔ تاہم، ایچ ایف سی میں گلوبل وارمنگ کی زیادہ صلاحیت ہے اور وہ گرین ہاؤس گیس کے اخراج میں نمایاں کردار ادا کرتے ہیں۔ ان ماحولیاتی خدشات کو دور کرنے کے لیے، محققین نے ٹھوس ریاست کیلوری کے مواد کو تلاش کیا ہے جو بیرونی شعبوں کے تحت ریفریجریشن کے اثرات کو ظاہر کرتے ہیں۔ اگرچہ پچھلے کیلوری کے مواد نے محدود کارکردگی اور کارکردگی کے کم گتانک (سی او پی) کا مظاہرہ کیا ہے، لیکن آئنوکلورک سائیکل قابل ذکر بہتری کا مظاہرہ کرتا ہے۔ آئنوکلورک اثر آئنوں کے اضافے یا ہٹانے کے ذریعے ٹھوس مرحلے کے ارد گرد الیکٹرو کیمیکل فیلڈ میں ہیرا پھیری کرکے کام کرتا ہے۔ انواع کا یہ برقی کیمیائی اختلاط اہم توانائی بخش تبدیلیوں کو جنم دیتا ہے، جس کے نتیجے میں نظام کے اندر تھرمل ردعمل اور درجہ حرارت میں تغیر ہوتا ہے۔ دیگر کیلوری اثرات کے برعکس، جہاں اطلاق شدہ فیلڈ مواد کے کنجوگیٹ فیلڈ جوڑے کے ساتھ تعامل کرتا ہے، آئنوکلورک اثر الٹا کام کرتا ہے۔ الیکٹرو کیمیکل صلاحیت کا کنٹرول مختلف فیلڈ متغیرات جیسے درجہ حرارت، دباؤ اور وولٹیج کے ذریعے کیمیائی انواع کے ارتکاز کو تبدیل کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔ آئنوکلورک ریفریجریشن سائیکل مسلسل اور موثر ریفریجریشن فراہم کرنے کے لیے آئنوکلورک اثر کو تھرموڈینامک سائیکل میں شامل کرتا ہے۔ سائیکل میں چار مراحل شامل ہیں: آئسنٹروپک اختلاط، آئسو کمپوزیشنل اور حرارت جذب کے ذریعے آئسوتھرمل پگھلنا، آئسنٹروپک علیحدگی، اور گرمی کے رد کے ذریعے آئسو کمپوزیشنل اور آئسوتھرمل کرسٹلائزیشن۔ ان مراحل پر عمل کرنے سے، سائیکل کارنوٹ جیسے رویے کو حاصل کرتا ہے اور موثر کولنگ کو قابل بناتا ہے۔ مختلف آئنوکلورک نظاموں میں، ایتھلین کاربونیٹ-سوڈیم آیوڈائڈ نظام نے خاص امید ظاہر کی ہے۔ یہ فیوژن کی اعلی پوشیدہ گرمی، کمرے کے درجہ حرارت سے اوپر پگھلنے کا نقطہ، اور ماحولیاتی مطابقت ظاہر کرتا ہے، جو اسے عملی ایپلی کیشنز کے لیے ایک پرکشش آپشن بناتا ہے۔ اس نظام میں آئنوکلورک اثر آج تک رپورٹ کیے گئے دیگر کیلوری اثرات کو پیچھے چھوڑ دیتا ہے، جو نمایاں طور پر زیادہ اڈیبیٹک درجہ حرارت کی تبدیلیوں اور فی یونٹ ماس اور حجم میں اینٹروپی کی تبدیلیوں کا مظاہرہ کرتا ہے۔ آئنوکلورک ریفریجریشن سائیکل کے عملی نفاذ میں حل کو الگ کرنے اور نظام کو دوبارہ پیدا کرنے کے لیے الیکٹرو ڈائیلیسس جیسی ڈی سیلینیشن تکنیک کا استعمال شامل ہے۔ اگرچہ ای سی/این اے آئی نظام کی نظریاتی خصوصیات مسابقتی کارکردگی کو ظاہر کرتی ہیں، لیکن حقیقی دنیا کی کارکردگی علیحدگی کے عمل کی تفصیلات پر منحصر ہوگی۔ الیکٹرو ڈائیلیسس جیسی الیکٹرو کیمیکل تکنیکیں اعلی آپریٹنگ دباؤ یا فیلڈز کی ضرورت کے بغیر اعلی استعداد پیش کرتی ہیں، جو انہیں عملی استعمال کے لیے موزوں بناتی ہیں۔ مثالی آئنوکلورک مواد کے لیے فیوژن کی کافی مقدار میں اینتھالپی، ایلیویٹڈ کروسکوپک کانسٹینٹ، اور بڑے ڈائی الیکٹرک کانسٹینٹ کی ضرورت ہوتی ہے، جو نمک کی زیادہ گھلنشیلتا کا اشارہ ہے۔ ایتھلین کاربونیٹ-سوڈیم آیوڈائڈ نظام تجربے کے لیے ایک امید افزا امیدوار ہے۔ اگرچہ زیڈ این سی ایل 2 اور ایچ جی سی ایل 2 جیسے نمکیات میں زیادہ گھلنشیلتا ہوتی ہے، لیکن کیشن کے تبادلے کی جھلیوں سے ان کا گزرنے میں رکاوٹ پیدا ہوتی ہے، اور ان سے زہریلی کلورین گیس پیدا ہونے کا خطرہ ہوتا ہے۔ اس کے برعکس، N a I اور K I، اعلی گھلنشیلتا اور آئنک چالکتا کے ساتھ، آئنوکلورک آلات کے لیے موزوں ہیں، NaI کو نمک کی اعلی گھلنشیلتا کے لیے ترجیح دی جاتی ہے۔ آخر میں، آئنوکلورک ریفریجریشن سائیکل موثر اور ماحول دوست کولنگ سسٹم کے لیے ایک امید افزا نقطہ نظر کی نمائندگی کرتا ہے۔ خاص طور پر، مخصوص آئنوکلورک مواد جیسے ایتھلین کاربونیٹ-سوڈیم آیوڈائڈ سسٹم اور این اے آئی کا استعمال، جو اپنی اعلی گھلنشیلتا اور آئنک چالکتا کے لیے جانا جاتا ہے، اس جدید ٹیکنالوجی کی تاثیر کو مزید بڑھاتا ہے۔ آئنوکلورک اثر کو بروئے کار لاتے ہوئے اور اسے احتیاط سے ڈیزائن کیے گئے تھرموڈینامک سائیکل میں ضم کرتے ہوئے، ہم صفر گلوبل وارمنگ کی صلاحیت اور زیادہ پائیدار مستقبل کی طرف بڑھ رہے ہیں۔ ان آئنوکلورک مواد کے انتخاب اور استعمال میں مسلسل تحقیق اور ترقی اس نئی کولنگ ٹیکنالوجی کی صلاحیت کو مکمل طور پر سمجھنے کے لیے اہم ہے۔ آپریشن کا اصول آئنوکلورک ہیٹ پمپ ایک ٹھوس مائع پر مبنی ہیٹ پمپنگ ٹیکنالوجی ہے جس میں بہت زیادہ درجہ حرارت کے وقفوں پر اعلی استعداد ہوتی ہے۔ یہ مرکب میں نمک کے ارتکاز کو تبدیل کر کے آئیونوکلورک اثر کا استعمال کرتا ہے تاکہ کسی مادے کے پگھلنے کے مقام کو تبدیل کیا جا سکے، اور اس لیے مواد کو گرم کیا جا سکے۔ آئنوکلورک اثر کو اطلاق شدہ الیکٹرو کیمیکل فیلڈ کے تھرمل ردعمل کے طور پر بیان کیا گیا ہے (یعنی۔ آئنک فیلڈ)۔ آئنوکلورک ہیٹنگ/کولنگ ایک مناسب تھرموڈینامک سائیکل کے اندر آئنوکلورک اثر کا استعمال کرتی ہے (مثال کے طور پر۔ ریورس کارنوٹ یا سٹرلنگ سائیکل)۔ آئنوکلورک کولنگ آئنوں کے ساتھ ایک ٹھوس مرحلے کو گھیر کر کام کرتا ہے (یعنی۔ ٹھوس پر الیکٹرو کیمیکل فیلڈ کا اطلاق)، جو ٹھوس کو مائع کے طور پر زیادہ مستحکم بناتا ہے۔ مائع میں تبدیل ہونے کے لیے اسے پگھلنا پڑتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ اسے توانائی جذب کرنی پڑتی ہے۔ اگر اڈیباٹک طور پر پگھلا جاتا ہے (اور اس وجہ سے آئسینٹالپک طور پر)، تو یہ اپنی توانائی میں اضافہ کرے گا تاکہ یہ خود سے توانائی چوری کر کے مائع بن سکے، جو پورے مواد کو ٹھنڈا کر دیتا ہے۔ ایک بار مواد کو ٹھنڈا کرنے کے بعد، ٹھوس پگھلنا جاری رکھ سکتا ہے، لیکن اب کم درجہ حرارت پر، اس طرح اپنے ارد گرد سے توانائی جذب کرتا ہے (یعنی۔ ریفریجریشن)۔ آئنوکلورک ہیٹنگ الٹا کام کرتی ہے۔ مائع سے آئنوں کو ہٹانے سے، مائع-اگر احتیاط سے منتخب کیا جائے تو-ٹھوس کے طور پر زیادہ مستحکم ہو جاتا ہے۔ اپنے ٹھوس مرحلے میں منتقلی کے لیے اسے کرسٹلائز ہونا چاہیے اور توانائی جاری کرنی چاہیے۔ اگر اڈیباٹک طور پر کرسٹلائز کیا جائے تو یہ خود کو گرم کر لے گا (یعنی "ریکلسینس")۔ ایک بار مواد کو گرم کرنے کے بعد، یہ کرسٹلائزنگ کے ذریعے توانائی جاری کرتا رہے گا، لیکن اب ماحول میں حرارت جاری کرتا رہے گا (یعنی۔ گرمی پمپنگ)۔ ان چار عملوں سے گزر کر، کارنوٹ جیسا ہیٹ پمپ سائیکل صفر گلوبل وارمنگ کی صلاحیت کے ساتھ ابھرتا ہے۔ پہلا مظاہرہ شدہ پروٹو ٹائپ پچھلے سال سائنس میں شائع ہوا تھا اور یہ منفی، ماحولیاتی طور پر نرم، غیر خطرناک، صفر-جی ڈبلیو پی، غیر زہریلا، اور غیر آتش گیر ہے۔ فوائد روایتی ریفریجریشن ٹیکنالوجیز کے مقابلے میں آئنوکلورک ریفریجریشن کے کئی فوائد ہیں۔ اسے کسی بھی نقصان دہ ریفریجریٹر کی ضرورت نہیں ہے، جیسے کلوروفلوورکاربن (سی ایف سی) یا ہائیڈروفلوورکاربن (ایچ ایف سی)، جو گلوبل وارمنگ اور اوزون کی کمی میں حصہ ڈالنے کے لیے جانے جاتے ہیں۔ اعلی توانائی کی کارکردگی پیش کرنے کی صلاحیت ہے، جو لاگت کی نمایاں بچت اور ماحولیاتی اثرات کو کم کرنے کا باعث بن سکتی ہے۔ ریفریجریشن ریفریجریشن سائیکل بخارات-کمپریشن ریفریجریشن حوالہ جات بیرونی روابط برکلے لیب کے سائنس دانوں نے ریفریجریشن 2022 کا ایک ٹھنڈا نیا طریقہ تیار کیا امریکی ایجادات کولنگ ٹیکنالوجی تھرموڈینامک سائیکل