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(Noticias de Nanowerk) Cuando llega el calor del verano, los acondicionadores de aire se activan y la demanda de energía se dispara, sobrecargando la red eléctrica. En un mundo más cálido, las opciones de enfriamiento más eficientes desempeñarán un papel importante para contener el aumento de la demanda de energía relacionada con el enfriamiento. Esto es especialmente cierto para casi el 80 por ciento de la población mundial que vive en países alrededor del ecuador, donde incluso pequeños aumentos de temperatura podrían poner en peligro la vida.
Una nueva investigación del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) proporciona una hoja de ruta que describe cómo se pueden realizar sistemas de enfriamiento más eficientes con el desarrollo y el apoyo de la industria. El estudio de investigación invitado apareció en la revista, Cuentas de investigación química («Manipulación de la topología y funcionalidad de los poros para promover el enfriamiento por adsorción basado en fluorocarbono»).
“En este momento, esto es investigación básica. Sin embargo, esto podría cambiar las reglas del juego para la industria”, dijo Radha Motkuri, ingeniera química de PNNL y autora correspondiente.
La química de lo genial
Motkuri y el equipo de investigación investigaron un enfoque que podría ofrecer ahorros de energía significativos: el enfriamiento por adsorción. Estos sistemas pueden funcionar con pequeñas cantidades de calor residual de un edificio o instalación industrial para impulsar reacciones entre un refrigerante de vapor y un material sólido.
«Tan pronto como aplicamos electricidad por primera vez, eso fue todo», explica Motkuri. «Luego, el sistema continúa con un consumo de energía muy bajo: adsorción, desorción, adsorción, desorción».
Esto contrasta directamente con los sistemas de refrigeración tradicionales que usan un compresor y requieren una entrada de energía regular.
Ajustar un sistema de refrigeración por adsorción para lograr un rendimiento de enfriamiento ideal y eficiencia energética requiere comprender la química compleja entre el refrigerante de vapor del sistema, el huésped, y el material absorbente sólido, el anfitrión. Motkuri y sus compañeros de trabajo profundizaron en estos detalles, ajustando la geometría de los poros del sorbente sólido, la tasa de interacciones químicas e incluso los efectos de pequeños defectos en el material sólido, para comprender cómo afectan a todo el sistema. Recientemente, el equipo fue invitado a ensamblar su trabajo en un conjunto eficiente que pueda ayudar a los diseñadores de la industria de la refrigeración a satisfacer la demanda de opciones más eficientes desde el punto de vista energético.
«La refrigeración por adsorción basada en refrigerantes elimina los principales problemas de costo, eficiencia y confiabilidad que limitan la aceptación de los sistemas actuales de refrigeración por adsorción a base de agua en edificios comerciales y residenciales», dijo Pete McGrail, trabajador de laboratorio e ingeniero químico que ha dirigido la refrigeración por adsorción de PNNL. esfuerzos de varios años. «Este artículo de revista representa un resumen de años de investigación sobre nuevos pares de sorbente-refrigerante que han avanzado significativamente en la tecnología de refrigeración por adsorción».
Componentes ambientalmente conscientes
Con el aumento de las olas de calor globales y la triplicación esperada de la demanda de energía relacionada con la refrigeración para 2050, existe una tendencia hacia los sistemas de refrigeración con un menor impacto ambiental. Además de sistemas más eficientes desde el punto de vista energético, esto también incluye estándares modificados para refrigerantes.
Los refrigerantes de hidrofluorocarbono de uso común se eliminarán gradualmente en los próximos años a favor de los hidrofluorocarbonos (HFO) más ecológicos. Los HFO tienen un potencial de calentamiento global cercano a cero, lo que significa que las emisiones de los HFO retienen mucho menos calor relativo en la atmósfera en comparación con las emisiones de los refrigerantes de fluorocarbono.
Conscientes de este cambio, Motkuri y su equipo realizaron sus pruebas utilizando refrigerante de fluorocarbono R-134a económico y fácilmente disponible. Este refrigerante de fluorocarbono tiene un alto potencial de calentamiento global pero un comportamiento químico similar al de los HFO, lo que lo convierte en una alternativa viable para estudiar las interacciones moleculares de los sistemas de refrigeración por adsorción que utilizarán HFO en el futuro. Los investigadores esperan incorporar los HFO en los sistemas de refrigeración ecológicos como el próximo paso en la futura investigación sobre refrigeración por adsorción.
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