Jak se ukazuje, ledničky jsou sice úchvatný vynálezem, který nás zachraňuje před nespočtem otrav jídlem, ale také jsou věčným zdrojem problémů. Sotva jsme s vynaložením nemalého úsilí víceméně zvládli problém freonů, tedy halogenderivátů uhlovodíků, které byly velmi rozšířeným chladícím médiem, řešíme trable s jejich nástupci.
Freony si získaly nepěknou pověst kvůli ničení ozonové vrstvy a nakonec se dočkaly zákazu.
V dnešních ledničkách je nejčastěji nahrazuje R-134a (HFC-134), čili tetrafluorderivát ethanu.
To je sice také freon, ale na rozdíl, od dříve používaných freonů nepoškozuje ozonovou vrstvu. Má ale zase tu nepříjemnou vlastnost, že uniká z ledniček a přitom jde o skleníkový plyn, což je dnes ještě problematičtější než svého času škůdci ozonové vrstvy.
Co kdybychom ale namísto plynů používali něco docela jiného? Jenny Pringleová z australské Deakin University a její tým vyvinuli pozoruhodné plastické krystaly, které mají velmi slušné chladicí účinky. Vzhledem k jejich skupenství se není nutné obávat, že by nějak ohrozily ozonovou vrstvu nebo teplotu planety.
Plastické krystaly, anglicky plastic crystal, nejsou z plastu, ale jejich molekuly mají sklon se za určitých okolností do jisté míry pohybovat. Jde o organické ionické krystaly, které po zvýšení tlaku v prostředí mění strukturu z neuspořádané omáčky do úhledné mřížky. Když tlak poklesne, plastický krystal opět rozbředne do neuspořádané struktury. Pro konstruktéry ledniček je zajímavé to, že když jsou krystaly stlačeny do podoby mřížky, absorbují velké množství tepla, čímž razantně ochladí své okolí.
Badatelé testovali několik typů těchto krystalů. Zjistili, že některé z nich jsou schopné odebírat teplo ze vzduchu při teplotách od -37 °C do 10 °C. Následně postavili chladicí zařízení, které tvoří komora pro stlačování plastických krystalů a systém pro cirkulaci vzduchu.
Funguje to, ale stávající plastické krystaly je nutné stlačit opravdu pořádně, což je dost drahé. Samotné technologie je slibná, ale ještě bude nutné dotáhnout její praktickou aplikaci, aby byla ekonomicky životaschopná.
Video: Deakin University - Professor Jenny Pringle
Literatura
Kovové svaly s pamětí úžasně chladí i ohřívají
Autor: Stanislav Mihulka (05.04.2019)
Fotomechanické krystaly přeměňují světelnou energii na mechanickou práci
Autor: Stanislav Mihulka (25.08.2023)
Nobelova cena za chemii 2023
Autor: Dagmar Gregorová (04.10.2023)
Nové elektrokalorické tepelné čerpadlo překonává klasickou klimatizaci
Autor: Stanislav Mihulka (22.11.2023)
Diskuze:
Skleníkové plyny v ledničkách
Pavel Sudek,2025-01-10 12:10:46
Autor článku mylně uvádí, že se v současnosti v ledničkách používá nejačastěji chladivo R134a. Naprosto dominantním chladivem v domácích ledničkách je chladivo R600a, izobutan, chemický vzorec je CH(CH3)3. Toto chladivo má GWP 3 a je řazeno mezi přírodní chladiva. A používá se v domácích chladničkách už minimálně 25 let.
Libor Zak,2025-01-10 11:32:56
To bude asi něco na stejném principu jako gumičky do vlasů, jednoduhcý experiment. Přiložte si gumovou čtyřhrannou gumičku na rty, natáhněte, povolte, natáhněte povolte. Rozdíl teplot je velmi dobře cítit. S povolením se vše vracído původního stavu.
Re:
Libor Zak,2025-01-10 11:34:37
Jestli je to jako u gumiček, tak asi hlavní potíží bude životnost, materiál mechanickým namáháním degraduje. Gumička začne po čase praskat a drolit se. Nevím, jestli v tom nehraje roli ještě nějaký další proces. Ale zná to asi každý z kuchyně.
Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2025-01-10 11:59:03
Zpuchří i zcela nepoužívané gumičky. Guma degraduje hlavně chemicky, ne mechanicky. Názorným příkladem jsou pneumatiky - vydrží miliony cyklů, ale doporučuje se je po čtyřech letech už nepoužívat kvůli ztvrdnutí a nižší adhezi, i kdyby nebyly ojeté.
Předpokládám, že chemickou degradaci lze silně omezit ochrannou atmosférou a případnou mechanickou degradaci by mohl řešit lubrikant.
Recyklace piezokrystalickeho jevů?
G Hart,2025-01-10 10:05:48
Asi si tu záměrně není uváděna účinnost celého cyklu. Ta bude pravděpodobně velmi zoufalá.
Existuje řada podobných technických řešení. Například Peltierův článek, bronzové slitiny s tvarovou pamětí, používané u solární chladniček, kdy při příkonu se mění struktura slitiny a ta odebírá teplo a v době kdy příkon není to teplo vyvádí ven.
Samozřejmě účinnost je také poměrně nízká ale věřím, že by se dala vývojem podstatně zlepšit.
Ale stejně je fakt, že kompresorový cyklus účinností nic nenahradí.
A pokud někoho zajímají kuriozity, doporučuji si zadat do Wikipedie heslo "trubice bláznů"
Re: Recyklace piezokrystalickeho jevů?
D@1imi1 Hrušk@,2025-01-10 12:30:35
Já měl za to, že pro rozdíly teplot se kterými pracují chladničky, lze vždy najít nějaký uhlovodík, který bude při vhodném rozdílu tlaků fungovat. Ten freon možná umožňuje vyšší chladící výkon nebo lepší účinnost, ale v zásadě jeho používání není nutné. Opravte mě prosím někdo, pokud to není pravda.
No a potom je otázka, jestli by technologie založená na těch krystalech byla účinnější / výkonnější než kompresor s čistým uhlovodíkem.
Dřív se snad jako chladící médium někde používal i amoniak. Od toho se ustoupilo z bezpečnostních důvodů?
Re: Re: Recyklace piezokrystalickeho jevů?
Vojtěch Kocián,2025-01-10 12:48:33
Ano, u amoniaku je problém s jedovatostí. Uhlovodíky se používají, jak píše kolega výše. I v mé ledničce je isobutan (r600a). Jejich jediný problém (zejména pro použití v klimatizacích v autech) může být vysoká hořlavost.
Re: Re: Recyklace piezokrystalickeho jevů?
Pavel Sudek,2025-01-10 12:59:13
R600a nemá horší účinnost než R134a. Čpavek/amoniak, R717 se stále jako chladivo používá především v průmyslovém chlazení a v tepelných čerpadlech s vyššími výkony. Má vysokou účinnost a GWP=0.
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
