(Phys.org) —Los investigadores han construido un refrigerador electrocalórico del tamaño de un posavasos de bebidas que puede generar una diferencia de temperatura de aproximadamente 2 K entre los extremos fríos y calientes del dispositivo. El mecanismo de enfriamiento, que se basa en el efecto electrocalórico, implica aplicar y eliminar alternativamente un campo eléctrico a un material para aumentar y disminuir la temperatura del material, respectivamente. El nuevo método de enfriamiento puede lograr potencialmente una mayor eficiencia que los métodos actuales, lo que indica que los dispositivos de enfriamiento electrocalóricos pueden algún día reemplazar los refrigeradores y otros dispositivos de enfriamiento actuales.

"En comparación con los métodos de enfriamiento tradicionales, el nuevo método de enfriamiento descrito aquí tiene una mayor eficiencia de enfriamiento y potencia de enfriamiento con un tamaño más compacto, "coautor Qiming Zhang, Profesor distinguido de ingeniería eléctrica y ciencia de los materiales en la Universidad Estatal de Pensilvania, dicho Phys.org .

"Con el desarrollo continuo de materiales electrocalóricos, Los dispositivos de enfriamiento electrocalórico tienen el potencial de reemplazar el enfriamiento tradicional basado en ciclos de compresión de vapor. que es ampliamente utilizado en acondicionadores de aire y refrigeradores. Específicamente, se puede utilizar en enfriadores de vino, enfriamiento de la computadora, control de clima localizado (acondicionadores de aire distribuidos), Aplicaciones médicas, y vehículos eléctricos ".

Zhang y sus coautores han publicado un artículo sobre el refrigerador electrocalórico en un número reciente de Letras de física aplicada .

Aunque ha habido otros dispositivos de enfriamiento electrocalórico, Estos dispositivos suelen utilizar regeneradores activos como materiales de transferencia de calor, y los regeneradores activos experimentan pérdidas de calor debido a los cambios cíclicos de temperatura que deben soportar. El dispositivo electrocalórico que se muestra aquí no utiliza regeneradores activos, que ofrece el potencial de lograr una mayor eficiencia y potencia de enfriamiento.

El nuevo dispositivo contiene múltiples anillos de cerámica, cada uno consta de una docena de elementos del tamaño de una moneda. Los anillos adyacentes giran en direcciones opuestas a una velocidad de varias revoluciones por minuto. Cuando los elementos de un anillo giran hacia el extremo caliente, se aplica un campo eléctrico a los elementos, provocando que expulsen calor. En cambio, cuando los elementos giran hacia el extremo frío, el campo eléctrico se reduce a cero, haciendo que los elementos absorban calor. El calor se intercambia entre anillos adyacentes que giran en direcciones opuestas, que enfría aún más el extremo frío y calienta el extremo caliente del dispositivo.

En trabajos anteriores, algunos de los investigadores del estudio actual mostraron en simulaciones cómo funciona el dispositivo, y el nuevo estudio marca la primera vez que han demostrado experimentalmente el concepto. Su prototipo exhibe una diferencia de temperatura de 2 K entre los extremos fríos y calientes, correspondiente a un factor de regeneración que está a la par con el de los mejores dispositivos de refrigeración similares. Dado que el prototipo utiliza materiales cerámicos comerciales y solo dos anillos electrocalóricos, los investigadores esperan que el rendimiento del dispositivo se pueda mejorar significativamente con mejores materiales y anillos adicionales. El desarrollo de materiales cerámicos con grandes efectos electrocalóricos es un área de investigación activa, y los investigadores anticipan que algunos de estos materiales pueden ser ideales para este tipo de dispositivo de enfriamiento.

"En el futuro, nos centraremos en el desarrollo de materiales electrocalóricos (incluidos polímeros y cerámicos) que puedan generar el efecto electrocalórico a muy bajo voltaje, ", Dijo Zhang." También trabajaremos en la ampliación de los materiales electrocalóricos de última generación a la escala comercial, que se puede utilizar de forma fiable con un voltaje aplicado de menos de 200 voltios ".

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