تقنية تبريد جديدة توفر الكهرباء وتقلل الأثر البيئي

كشف باحثون في دراسة نُشرت في مجلة Joule بتاريخ 30 يناير عن تقنية مبتكرة قد تُغير مستقبل التبريد. تعتمد هذه التقنية الجديدة على الخلايا الحرارية الجلفانية (thermogalvanic) التي تولد تأثيرًا تبريديًا باستخدام تفاعل كهروكيميائي قابل للعكس مما يجعلها أكثر كفاءة وأقل استهلاكًا للطاقة مقارنة بالطرق التقليدية.

تتميز تقنية التبريد الحراري الجلفاني بأنها اقتصادية وصديقة للبيئة حيث تتطلب طاقة أقل بكثير من تقنيات التبريد الأخرى. كما أن قابلية توسيع نطاق استخدامها يفتح أمامها فرصًا واسعة في مجالات متعددة بدءًا من أجهزة التبريد القابلة للارتداء وصولًا إلى التطبيقات الصناعية.

وفي تصريح له، قال جيانغجيانغ دوان المؤلف الرئيسي من جامعة Huazhong للعلوم والتكنولوجيا في ووهان، الصين:
"تقنية thermogalvanic في طريقها إلى أن تصبح جزءًا من حياتنا اليومية سواء كطاقة نظيفة أو تبريد منخفض الاستهلاك وينبغي على الباحثين والمجتمعات التجارية متابعة هذه الابتكارات عن كثب."

تستخدم الخلايا الحرارية الجلفانية تفاعلات أكسدة واختزال للحديد المذاب لإنتاج الكهرباء. وعند عكس العملية عن طريق تطبيق تيار كهربائي خارجي يتم توليد طاقة تبريد.

ورغم أن الدراسات السابقة أظهرت محدودية قدرة هذه الخلايا على توليد التبريد فقد تمكن فريق دوان من زيادة هذه القدرة بشكل ملحوظ عبر تحسين المواد الكيميائية المستخدمة في التقنية.

وأوضح دوان: "في حين ركزت الأبحاث السابقة على التصميم النظري والنمذجة، نحن نقدم استراتيجية جديدة للمحاليل الإلكتروليتيه مما يحقق أفضل أداء تبريدي تم تسجيله حتى الآن."

قام الباحثون بتحسين قدرة التبريد عبر تعديل المكونات الكيميائية في المحلول الإلكتروليتي حيث استخدموا ملح الحديد المائي المحتوي على البيركلورات مما ساعد على زيادة انحلال أيونات الحديد مقارنة بالأملاح الأخرى مثل الفيريسيانيد.

كما استخدم الباحثون مذيبات تحتوي على النيترايلات بدلاً من الماء النقي مما أدى إلى تحسين قدرة التبريد بنسبة 70%.

يخطط الباحثون لمواصلة تحسين تصميم النظام واستكشاف التطبيقات التجارية لهذه التقنية. وقال دوان: "رغم أن المحلول الإلكتروليتي الذي طورناه قابل للاستخدام التجاري إلا أن هناك حاجة إلى المزيد من العمل في تحسين النظام وزيادة استقراره لتوسيع نطاق تطبيقاته عمليًا."

يهدف الفريق أيضًا إلى تحقيق تحسينات مستمرة في أداء التبريد من خلال استكشاف آليات ومواد جديدة. كما يعمل على تطوير نماذج أولية من الثلاجات لاختبارها في تطبيقات حقيقية ويسعى للتعاون مع الشركات المبتكرة لدعم تسويق تقنيات thermogalvanic وتحقيق انتشارها تجاريًا في المستقبل.