더 친환경적인 에어컨

[아름이]

더 친환경적인 에어컨
날짜:
2022년 8월 22일
원천:
미국 화학 학회
요약:
무더위를 이기기 위해 에어컨을 틀고 있는 여름에 그러나 이러한 냉각 장치 및 기타 냉각 장치의 탄화수소 냉매는 강력한 온실 가스이자 기후 변화의 주요 동인입니다. 오늘날 과학자들은 언젠가는 기존의 'A/C'를 대체할 수 있는 프로토타입 장치를 보고합니다. 훨씬 더 환경 친화적이며 고체 냉매를 사용하여 공간을 효율적으로 냉각합니다.

미국에서는 여름이 한창이고 사람들은 더위를 이기기 위해 에어컨을 틀고 있습니다. 그러나 이러한 냉각 장치 및 기타 냉각 장치의 탄화수소 냉매는 강력한 온실 가스이자 기후 변화의 주요 동인입니다. 오늘날 과학자들은 언젠가는 기존의 "A/C"를 대체할 수 있는 프로토타입 장치를 보고합니다. 훨씬 더 환경 친화적이며 고체 냉매를 사용하여 공간을 효율적으로 냉각합니다.

연구원들은 오늘 미국 화학 학회(ACS) 가을 회의에서 결과를 발표할 예정입니다.

회의에서 이 작업을 발표하고 있는 Adam Slavney 박사는 "에어컨을 설치하거나 버리는 것이 지구 온난화의 큰 동인입니다."라고 말합니다. 이러한 시스템에 사용되는 냉매는 이산화탄소보다 수천 배 더 강력하며 취급 또는 폐기할 때 시스템에서 실수로 누출될 수 있습니다.

에어컨과 같은 전통적인 냉각 시스템은 냉매가 기체 또는 액체 사이를 순환하도록 하여 작동합니다. 액체가 기체가 되면 팽창하여 열을 흡수하여 방이나 냉장고 내부를 냉각시킵니다. 제곱인치당 약 70-150파운드(psi)로 작동하는 압축기는 가스를 액체로 되돌려 열을 방출합니다. 에어컨의 경우 이 열이 집 외부로 전달됩니다. 이 주기는 효율적이지만 기후 변화에 대한 우려와 탄화수소 냉매에 대한 더 엄격한 규제로 인해 보다 환경적으로 책임 있는 냉매에 대한 검색이 박차를 가하고 있습니다.

고체 냉매가 이상적인 솔루션이 될 수 있습니다. 가스와 달리 고체는 A/C 장치에서 환경으로 누출되지 않습니다. 바로칼로리 물질이라고 하는 고체 냉매의 한 종류는 전통적인 기액 냉각 시스템과 유사하게 작동합니다. 그들은 압력 변화를 사용하여 열 사이클을 거치지만 이 경우 압력은 고체에서 고체로의 상 변화를 유도합니다. 즉, 물질은 고체로 유지되지만 내부 분자 구조가 변경됩니다. 이러한 압력 열량 고체 물질의 주요 구조적 측면은 일반적으로 헐렁하고 무질서한 길고 유연한 분자 사슬을 포함하고 있다는 것입니다. 그러나 압력을 받으면 사슬이 더 질서 있고 단단해지며 열을 방출하는 변화가 발생합니다. 질서정연한 구조에서 이완된 구조로 가는 과정은 왁스를 녹이는 것과 같지만 액체가 되지 않으면 프로젝트의 Jarad Mason 박사가 말합니다. 하버드 대학교에 재학 중인 수석 연구원. 압력이 해제되면 재료가 열을 재흡수하여 사이클을 완료합니다.

그러나 압력 열량 시스템의 단점은 이러한 물질의 대부분이 열 사이클을 구동하기 위해 엄청난 압력이 필요하다는 것입니다. 이러한 압력을 생성하려면 시스템에 실제 냉각 응용 분야에 실용적이지 않은 값비싼 특수 장비가 필요합니다. Mason과 그의 팀은 최근 훨씬 낮은 압력에서 냉매로 작용할 수 있는 바로칼로리 물질을 보고했습니다. 그들은 이제 금속 할로겐화물 페로브스카이트라고 불리는 냉매가 처음부터 구축한 냉각 시스템에서 작동할 수 있음을 보여주었습니다. "우리가 보고한 재료는 약 3,000psi에서 순환할 수 있으며 이는 일반적인 유압 시스템이 작동할 수 있는 압력입니다."라고 Slavney는 말합니다.

팀은 이제 실용적인 냉각 시스템에서 이러한 새로운 재료의 사용을 보여주는 최초의 프로토타입을 제작했습니다. 장치에는 세 가지 주요 부분이 있습니다. 하나는 고체 냉매와 불활성 액체(물 또는 기름)로 채워진 금속 튜브입니다. 장치의 또 다른 부분은 액체에 압력을 가하는 유압 피스톤입니다. 마지막으로 액체는 해당 압력을 냉매로 전달하고 시스템을 통해 열을 전달하는 데 도움이 됩니다.

몇 가지 엔지니어링 문제를 해결한 후 팀은 압력 변화를 완전한 온도 변화 사이클로 바꾸는 압력 열량 재료가 기능성 냉매로 작용한다는 것을 보여주었습니다. Mason은 "우리 시스템은 여전히 ​​상업용 냉동 시스템만큼 낮은 압력을 사용하지 않지만 점점 더 가까워지고 있습니다."라고 말합니다. 팀이 아는 한, 이것은 압력 변화에 의존하는 고체 상태 냉매를 사용하는 최초의 작동 냉각 시스템입니다.

이제 이 장치를 사용하여 팀은 다양한 바로칼로리 물질을 테스트할 계획입니다. Slavney는 "저압에서 작동하고 열을 더 잘 전도하는 재료를 포함하여 더 나은 재료를 찾는 데 도움이 되는 테스트베드로 이 기계를 사용하기를 정말로 희망합니다."라고 말합니다. 연구원들은 최적의 재료를 사용하여 고체 상태의 냉매가 현재의 에어컨 및 기타 냉각 기술을 대체할 수 있다고 믿습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/