Investigadores de la Universidad de Cambridge han identificado un sustituto prometedor de los gases de efecto invernadero tóxicos e inflamables que se utilizan en la mayoría de los refrigeradores y acondicionadores de aire.

El dispositivo se basa en capas de un material compuesto por oxígeno y tres elementos metálicos conocidos como PST, y muestra los efectos electrocalóricos más grandes (cambios en la temperatura cuando se aplica un campo eléctrico) aún observados en un cuerpo lo suficientemente grande para aplicaciones de enfriamiento.

Los resultados, reportado en la revista Naturaleza , podría utilizarse en el desarrollo de refrigeradores y acondicionadores de aire de estado sólido de alta eficiencia, sin la necesidad de imanes voluminosos y costosos.

"Cuando se enfrenta a un desafío tan grande como el cambio climático y se reducen las emisiones de carbono a cero, tendemos a centrarnos en cómo generamos energía, y con razón, pero es fundamental que también estemos analizando el consumo de energía, ", dijo el coautor, el Dr. Xavier Moya, del Departamento de Ciencia de Materiales y Metalurgia de Cambridge.

La refrigeración y el aire acondicionado consumen actualmente una quinta parte de toda la energía producida en todo el mundo. y a medida que las temperaturas globales continúan aumentando, la demanda seguirá aumentando. Además, los gases que se utilizan actualmente en la gran mayoría de refrigeradores y acondicionadores de aire son tóxicos, gases de efecto invernadero altamente inflamables que solo se suman al problema del calentamiento global cuando se filtran al aire.

Los investigadores han estado tratando de mejorar la tecnología de enfriamiento reemplazando estos gases con materiales magnéticos sólidos, como el gadolinio. Sin embargo, el rendimiento de los dispositivos prototipo se ha limitado hasta la fecha, ya que los cambios térmicos son impulsados ​​por campos magnéticos limitados de imanes permanentes.

En una investigación publicada a principios de este año, el mismo equipo dirigido por Cambridge identificó un Sólido ampliamente disponible que podría competir con los refrigerantes convencionales cuando se somete a presión. Sin embargo, El desarrollo de este material para aplicaciones de refrigeración implicará una gran cantidad de nuevos trabajos de diseño, que persigue el equipo de Cambridge.

En el trabajo actual, los cambios térmicos son impulsados ​​por el voltaje. "Usar voltaje en lugar de presión para impulsar el enfriamiento es más simple desde el punto de vista de la ingeniería, y permite reutilizar los principios de diseño existentes sin necesidad de imanes, "dijo Moya.

Los investigadores de Cambridge, trabajando con colegas en Costa Rica y Japón, utilizó capas de PST de alta calidad con electrodos metálicos intercalados en el medio. Esto hizo que el PST pudiera soportar voltajes mucho mayores, y producen un enfriamiento mucho mejor en un rango de temperaturas mucho más amplio.

"Reemplazar el corazón de los prototipos de refrigeradores magnéticos con un material que funcione mejor, y no requiere imanes permanentes, podría representar un cambio de juego para aquellos que actualmente intentan mejorar la tecnología de enfriamiento, ", dijo el coautor, el profesor Neil Mathur.

En el futuro, el equipo utilizará microscopía de alta resolución para examinar la microestructura de PST, y optimizarlo aún más para aplicar voltajes aún mayores.