Nuevo material para refrigeración verde

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CIENCIA UANL / AÑO 21, No. 87 enero-febrero 2018

Seguramente has escuchado que gas el en el refrigerador o en el sistema de enfriamiento de los automóviles es muy peligroso y contaminante. Al respecto, un equipo internacional de investigación, en el que participa el físico Daniel Errandonea, del Instituto de Ciencia de los Materiales (ICMUV), en el Parc Científic de la Universitat de València (España), acaba de predecir efectos mecanocalòrics gigantes –uno de los retos de la física de materiales modernos– en películas delgadas de conductores de iones rápidos, un tipo de material cuya abundancia viabiliza el desarrollo de tecnologías de refrigeración verde. El trabajo aparece publicado en la revista Nature Communications.

Con el fin de evitar el uso de gases contaminantes propios de los métodos convencionales de enfriamiento, desde hace años se utilizan métodos ‘de refrigeración de estado sólido’. En éstos se sustituye el gas de intercambio de calor de los métodos convencionales por un material en estado sólido. Sometiendo este material a un campo mecánico externo –por ejemplo, presión– se pueden conseguir cambios en la temperatura del mismo. Esto propiciará la cesión o absorción de calor entre dicho material y el entorno, actuando así como método de enfriamiento. Este fenómeno, conocido como ‘efecto mecanocalórico’, era hasta hace poco cuatro veces menos eficiente que los métodos convencionales de enfriamiento.

En la descompresión, el sólido se enfría y absorbe calor, enfriando el frigorífico. Después se comprime el sólido que aumenta la temperatura. Por último, el sólido libera el exceso de calor a la atmósfera. Un gran reto para la física es la búsqueda de materiales con un comportamiento mecanocalórico gigante, mucho más potente, que aumente la viabilidad de la refrigeración de estado sólido y permita que esta tecnología pueda erigirse como alternativa eficiente y amigable con el medio ambiente.

El equipo de Daniel Errandonea ha descubierto que los efectos mecanocalóricos gigantes se pueden producir sobre películas delgadas de algunas familias de conductores de iones rápidos, como el oxicloruro de litio o el ioduro de plata, un tipo abundante de materiales que se emplea de forma rutinaria en baterías electroquímicas.

El artículo publicado en Nature Communications describe cómo los científicos han logrado rebajar dicha temperatura a 300 K. Por otro lado, también determinaron que el efecto mecanocalórico observado es reversible y que la fuerza mecanocalórica (parámetro que determina la eficiencia del ciclo de enfriamiento) de las películas delgadas de ioduro de plata es comparable a la de los mejores materiales mecanocalóricos conocidos hasta ahora. Estos resultados amplían considerablemente la posibilidad de usar películas delgadas de materiales superiónicos en nuevas tecnologías de refrigeración respetuosas del medio ambiente (fuente: U. València).