Прорив у термоелектриці: охолодження без фреонів

Описано прорив у створенні термоелектричного охолодження без використання фреонів із досягненням 100% покращення ефективності.

Система охолодження, яку розробили в Лабораторії прикладної фізики Університету Джонса Гопкінса спільно з компанією Samsung, використовує “наноструктуровані матеріали з ієрархічною структурою CHESS (Controlled Hierarchically Engineered Superlattice Structures)”. Традиційні компресорні системи з фреонами не лише громіздкі та енергоємні, але й завдають шкоди довкіллю через використання хімікатів. Натомість термоелектричне охолодження працює завдяки руху електронів у спеціалізованих напівпровідниках, що переносить тепло без рухомих частин.

Перші зразки охолоджувачів з CHESS-плівок продемонстрували вдвічі вищу ефективність у порівнянні з традиційними термоелектричними матеріалами. “Це значний прорив, який дозволяє перейти від лабораторних до реальних, масштабованих рішень для енергоефективного охолодження,” – заявив Рама Венкатасубраманіан, головний технолог APL. Випробування підтвердили, що модулі з CHESS забезпечують до 75% покращення, а цілісна система – на 70% ефективніша за сучасні аналоги.

Однією з найвизначніших переваг є мізерна кількість вихідного матеріалу – всього 0,003 куб. см, еквівалентна зернині піску. Це дозволяє не лише зменшити витрати, а й забезпечити масштабованість виробництва. Як пояснив Джон Пірс, старший інженер-дослідник APL, “для створення CHESS-плівок ми використали метал-органічне хімічне осадження з парової фази – MOCVD, технологію, що вже використовується для світлодіодів і сонячних панелей”.

Науковці вбачають у цій розробці аналогію з літій-іонними батареями, що еволюціонували від портативних до промислових. “Тонкоплівкова технологія CHESS здатна змінити правила гри у вентиляції та кондиціонуванні будівель,” – підсумував Венкатасубраманіан.