Un nuovo possibile sostituto dei gas che vengono utilizzati nei frigoriferi o nei condizionatori d’aria è stato individuato da un gruppo di ricercatori dell’Università di Cambridge.
I ricercatori hanno realizzato un nuovo dispositivo basato su materiali metallici conosciuto come PST. Questo nuovo dispositivo mostra un forte effetto elettrocalorico, ossia l’effetto che si ha quando la temperatura varia a seguito dell’applicazione di un campo elettrico, cosa che può essere sfruttata per i dispositivi di raffreddamento, quali quelli dei frigoriferi o dei condizionatori d’aria.
Quello relativo al consumo di energia da parte di dispositivi di refrigerazione o di climatizzazione dell’aria negli interni è uno dei problemi più grandi per quanto riguarda il consumo energetico mondiale.
Si pensa che questi dispositivi consumino più di 1/5 di tutta l’energia prodotta e consumata nel mondo. Inoltre questi dispositivi producono gas serra tossici per l’ambiente, in particolare per l’aria, gas che contribuiscono al riscaldamento globale in corso.
Attualmente le ricerche per migliorare questi dispositivi di refrigerazione vertono perlopiù sull’utilizzo di materiali magnetici solidi al posto dei gas. Tuttavia i primi prototipi mostrano prestazioni limitate e c’è consenso sul fatto che diversi anni dovranno passare prima che i dispositivi del genere possano essere realmente immessi sul mercato e diventare di massa.
Questo nuovo studio ha individuato un nuovo metodo per attuare i necessari cambiamenti termici che consentono poi la refrigerazione, un metodo basato sulla tensione, come spiega Xavier Moya, ricercatore del Dipartimento di scienza dei materiali di Cambridge e uno degli autori dello studio: “L’uso della tensione anziché della pressione per alimentare il raffreddamento è più semplice dal punto di vista ingegneristico e consente di riproporre i principi di progettazione esistenti senza la necessità di magneti”.
Il dispositivo è fatto da strati di PST con elettrodi metallici inseriti nel mezzo. Questi strati possono esistere a tensioni più elevate e sono capaci di produrre un raffreddamento migliore.
Questo significa che potrebbe essere possibile, in futuro, sostituire i dispositivi interni degli attuali frigoriferi o dei condizionatori con un dispositivo che funziona meglio e che non richiede magneti permanenti, “un punto di svolta per coloro che attualmente stanno cercando di migliorare la tecnologia di raffreddamento”, come dichiara Neil Mathur, autore dello studio.
Approfondimenti
- Electronic solid could reduce carbon emissions in fridges and air conditioners | University of Cambridge (IA)
- Large electrocaloric effects in oxide multilayer capacitors over a wide temperature range | Nature (IA) (DOI: 10.1038/s41586-019-1634-0)
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