向離子熱量冷卻問好。這是一種降低溫度的新方法，有可能用一種更安全、對地球更好的方法取代現有的冷卻方法。

典型的制冷系統通過一種流體將熱量從空間中輸送出去，這種流體在蒸發成氣體時吸收熱量，然后通過一個封閉的管道輸送，再冷凝回液體。雖然這個過程很有效，但我們選用的一些制冷劑對環境特別不友好。

然而，強迫物質吸收和釋放熱能的方法不止一種。

去年，勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州大學伯克利分校（University of California， Berkeley）的研究人員開發了一種方法，利用了物質相變（例如固態冰變為液態水）時儲存或釋放能量的方式。

提高冰塊的溫度，它就會融化。我們可能不太容易看到的是，融化從周圍環境中吸收熱量，有效地冷卻了它。

在不提高溫度的情況下迫使冰融化的一種方法是加入一些帶電粒子或離子。在道路上撒鹽以防止結冰就是一個很常見的例子。離子熱量循環也使用鹽來改變流體的相位，并冷卻其周圍環境。

2023年1月，加州勞倫斯伯克利國家實驗室的機械工程師德魯·利利說：“制冷劑的前景是一個尚未解決的問題?！?/p>

“還沒有人成功地開發出一種替代方案，既能讓東西變冷，又能高效、安全、不損害環境。我們認為，如果實現得當，離子熱量循環有可能實現所有這些目標?！?/p>

研究人員對離子熱量循環理論進行了建模，以展示它如何與目前使用的制冷劑競爭，甚至提高效率。通過系統的電流會移動其中的離子，改變材料的熔點從而改變溫度。

該團隊還進行了實驗，使用一種由碘和鈉制成的鹽來融化碳酸乙烯。這種常見的有機溶劑也用于鋰離子電池，它是用二氧化碳作為輸入來生產的。這不僅會使全球變暖潛能值為零，還會使全球變暖潛能值為負。

在實驗中，通過應用不到一伏特的電荷，測量到25攝氏度（45華氏度）的溫度變化，這一結果超過了迄今為止其他熱量技術所能達到的結果。

勞倫斯伯克利國家實驗室的機械工程師Ravi Prasher說：“我們要平衡三件事：制冷劑的全球變暖潛能值、能源效率和設備本身的成本?！?/p>

“從第一次嘗試開始，我們的數據在這三個方面看起來都很有希望。”

目前在制冷過程中使用的蒸汽壓縮系統依賴于具有高GWP的氣體，例如各種氫氟碳化合物（hfc）。

簽署《基加利修正案》的國家承諾在未來25年內將氫氟碳化物的生產和消費減少至少80%，而離子熱冷卻可以在其中發揮重要作用。

現在，研究人員需要讓這項技術走出實驗室，進入可用于商業的實際系統，并在沒有任何問題的情況下擴大規模。最終，這些系統可以用于加熱和冷卻。

Prasher說：“我們有了這個全新的熱力學循環和框架，它匯集了不同領域的元素，我們已經證明它是可行的?！?/p>

“現在，是時候進行實驗，測試不同的材料和技術組合，以應對工程挑戰?！?/p>

這項研究發表在《科學》雜志上。

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