Jeśli chodzi o ten ostatni aspekt, to szczególnie problematyczne okazują się szkodliwe gazy, stosowane nie tylko w klimatyzatorach, ale również lodówkach. Rozwiązaniem problemu ma być pompa ciepła wykorzystująca pola elektryczne i ceramikę zamiast naprzemiennego odparowywania płynu chłodniczego, a następnie skraplania go za pomocą sprężarki. O szczegółach tej wyjątkowej technologii czytamy na łamach Science.
Czytaj też: Elektryki biją w Polsce rekordy popularności. Ten trend nie dotyczy już tylko samochodów osobowych
Według zapowiedzi, takie rozwiązanie ma być bardzo wydajne, a opisywane urządzenie cechuje się silnym działaniem elektrokalorycznym. Zastosowane do jego budowy materiały nagrzewają się pod wpływem pól elektrycznych. Tworzące je atomy mają polaryzację elektryczną, co oznacza minimalną nierównowagę w rozkładzie elektronów.
W konsekwencji, jeśli mamy do dyspozycji materiał, to polaryzacja tych atomów stale zmienia się w przypadkowych kierunkach. Po wystawieniu go na działanie pola elektrycznego sytuacja ulegnie zmianie: bieguny elektrostatyczne gwałtownie ustawią się w jednej linii. Sprawi to, że entropia elektronów nagle spadnie. Entropia jest miarą nieporządku w danym układzie.
Ta elektrokaloryczna pompa ciepła nie wykorzystuje czynników chłodniczych, które mogą mieć negatywny wpływ na środowisko
Sęk w tym, że jeśli entropia gdzieś spada, to musi rosnąć w innym miejscu, aby zachować równowagę. Z pomocą w tym przypadku przychodzi struktura krystaliczna materiału, przy udziale której atomy zaczynają wibrować szybciej. W efekcie dochodzi do wzrostu temperatury. Do usunięcia ciepła wykorzystywany jest płyn przepuszczany między płytami materiału elektrokalorycznego, a wszystko to w obecności pola elektrycznego.
Płyta powraca do pierwotnej temperatury, lecz cechuje się niższą entropią polaryzacji. Wyłączając pole elektryczne, można uzyskać odwrotny efekt, czyli powrót do chaotycznych polaryzacji. Materiał stanie się chłodniejszy od temperatury otoczenia i będzie mógł chłodzić płyn przepuszczany pomiędzy płytami. Tak rozpocznie się kolejny cykl.
Czytaj też: Polacy zaprojektowali tani katalizator. Jego wydajność dorównuje 250-krotnie droższym odpowiednikom
Wykorzystując takie podejście na przykład w lodówkach lub klimatyzatorach, sprawimy, że ciepło z podgrzanego płynu będzie rozpraszane w otoczeniu. Jednocześnie schłodzony płyn może posłużyć do utrzymywania chłodu w wybranym miejscu. Chcąc doprowadzić do odwrotnej sytuacji, czyli ogrzewania, pompa ciepła wykorzysta warunki panujące na zewnątrz, pobierając ciepło, a następnie wprowadzając je do budynku. I choć brzmi to świetnie, to sami zainteresowani przyznają, że ich rozwiązanie nie może zostać jeszcze wprowadzone do masowego użytku. Przy odpowiednich modyfikacjach sytuacja powinna się jednak poprawić. Co istotne, ta elektrokaloryczna pompa ciepła nie wykorzystuje czynników chłodniczych wykazujących potencjalnie negatywny wpływ na środowisko.