认识一下电离制冷。这是一种降低温度的新方法，有潜力取代现有的制冷方法，更安全、对环境更友好。

传统的制冷系统通过气体将热量从空间中带走，当气体膨胀时会冷却一段距离。尽管这个过程非常有效，但我们使用的一些气体对环境非常不友好。
然而，有多种方法可以迫使物质吸收和释放热能。

美国劳伦斯伯克利国家实验室和加州大学伯克利分校的研究人员开发了一种方法，利用物质相变时储存或释放能量的方式。例如，当固态冰转化为液态水时，提高冰块的温度，它就会融化。我们可能不太容易看到的是，融化会从周围吸收热量，有效地冷却周围环境。

一种无需增加热量就能使冰融化的方法是添加一些带电粒子或离子。在道路上撒盐以防止结冰就是这种方法的常见例子。电离制冷循环也使用盐来改变流体的相态并冷却周围环境。

加州劳伦斯伯克利国家实验室的机械工程师Drew Lilley在2023年1月的一份声明中表示：“制冷剂的选择是一个尚未解决的问题。没有人成功地开发出一种既能制冷、高效、安全，又不对环境造成伤害的替代方案。我们认为，如果适当实现，电离制冷循环有潜力实现所有这些目标。”

研究人员建立了电离制冷循环的理论模型，展示了它如何与当今使用的制冷剂竞争，甚至改进效率。通过系统中的电流，离子会移动，改变物质的熔点以改变温度。

正在起作用的电离循环

该团队还进行了实验，使用含碘和钠的盐来融化碳酸乙烯。这种常见的有机溶剂也用于锂离子电池，并使用二氧化碳作为输入。这不仅可以使系统的全球变暖潜势为零，还可以为负值。

实验中，通过施加不到一伏特的电荷，温度发生了25摄氏度的变化，这个结果超过了其他热力技术迄今为止所能实现的。

加州劳伦斯伯克利国家实验室的机械工程师Ravi Prasher说：“我们试图平衡三个因素——制冷剂的全球变暖潜势、能源效率和设备成本。从第一次尝试开始，我们的数据在这三个方面看起来非常有希望。”

目前在制冷过程中使用的蒸气压缩系统依赖于全球变暖潜势较高的气体，如各种氢氟碳化物(HFCs)。签署基加利修正案的国家承诺在未来25年内将HFCs的生产和消费量至少减少80%。电离制冷在其中可能起到重要作用。

现在，研究人员需要将这项技术从实验室推广到实际的商业系统中，并且在扩大规模时没有任何问题。最终，这些系统可以用于供暖和制冷。

“我们有了这种全新的热力循环和框架，它将不同领域的元素结合在一起，我们已经证明它可以工作，”Prasher说，“现在，是时候进行实验，测试不同材料和技术的组合，以应对工程挑战了。”

本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。

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