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Investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), del Departamento de Energía de EE.UU., han desarrollado un nuevo método de calefacción y refrigeración. La técnica, que han denominado ‘enfriamiento iono calórico’ aprovecha la forma en la que la energía, o el calor, se almacena o se libera cuando un material cambia de fase, como pasar de sólido a líquido. Los investigadores esperan que el método algún día pueda proporcionar calefacción y refrigeración eficientes sin contribuir al calentamiento global, comunicaron el pasado martes.
Un concepto básico
La fusión (paso de sólido a líquido) de un material absorbe el calor del entorno, mientras que la solidificación lo libera. El ciclo iono calórico aplica este concepto básico para provocar este cambio de fase y temperatura a través del flujo de iones (átomos o moléculas cargados eléctricamente) que provienen de una sal.
¿Cómo funciona?
“Existe la posibilidad de tener refrigerantes que no solo tengan un potencial de calentamiento global cero, sino uno negativo”, comentó el director del estudio, Drew Lilley, del Berkeley Lab. Los investigadores diseñaron su refrigerante mezclando el carbonato de etileno, un solvente orgánico común que se usa en las baterías de iones de litio, con una sal hecha con yodo y sodio. “Usar un material como el carbonato de etileno en realidad podría ser carbono negativo, porque lo produce utilizando dióxido de carbono como entrada. Esto podría darnos un lugar para usar el CO2 de la captura de carbono”.
La corriente que pasa por el sistema mueve los iones, cambiando el punto de fusión del material. Cuando se derrite, el material absorbe calor del entorno, y cuando se eliminan los iones y el material se solidifica se devuelve el calor al medio. El primer experimento mostró un cambio de temperatura de 25 grados centígrados utilizando menos de un voltio, un aumento de temperatura mayor que el demostrado por otras tecnologías calóricas. El uso de un líquido tiene el beneficio adicional de hacer que el material se pueda bombear, lo que facilita la entrada o salida de calor del sistema.
Si bien los métodos calóricos a menudo se analizan en términos de su poder de enfriamiento, los ciclos también se pueden aprovechar para aplicaciones como el calentamiento de agua o la calefacción industrial. Sus resultados los expusieron, recientemente, en Science.
Combatir el calentamiento global
La nueva tecnología podría ayudar a eliminar los sistemas actuales de ‘compresión de vapor’, que utilizan como refrigerantes gases del tipo de los hidrofluorocarbonos (HFC), con un alto potencial de efecto invernadero que contribuye sustancialmente al calentamiento global. La refrigeración iono calórica eliminaría el riesgo que dichos gases se escapen a la atmósfera. Los HFC pueden atrapar el calor con una eficacia miles de veces superior que el dióxido de carbono.
“El panorama de los refrigerantes es un problema sin resolver: nadie ha desarrollado con éxito una solución alternativa que haga que las cosas se enfríen, funcionen de manera eficiente, sean seguras y no dañen el medio ambiente”, comentó Lilley. “Creemos que el ciclo iono calórico tiene el potencial de cumplir todos esos objetivos si se realiza adecuadamente”, subrayó. Los autores calcularon que tiene el potencial de competir o incluso superar la eficiencia de los refrigerantes gaseosos que se encuentran en la mayoría de los sistemas actuales.
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