"हीट-आधारित कूलिंग" सॉलिड-स्टेट कूलिंग सिस्टम लॉन्च किया गया है। औद्योगिक अपशिष्ट ताप और सूर्य के प्रकाश को सीधे ठंडी हवा में परिवर्तित किया जा सकता है

सार:

वैश्विक ऊर्जा खपत संरचना में, हीटिंग और कूलिंग की मांग ऊर्जा खपत का लगभग आधा हिस्सा है, और यह मांग लगातार बढ़ रही है। एक सदी से भी अधिक समय से, पारंपरिक रेफ्रिजरेटर, एयर कंडीशनर और डेटा सेंटर कूलिंग सिस्टम गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए लगभग विशेष रूप से विद्युत चालित कंप्रेसर और बहने वाले रेफ्रिजरेटर पर निर्भर रहे हैं। कई पारंपरिक रेफ्रिजरेंट भी ग्रीनहाउस गैसें हैं जो ग्लोबल वार्मिंग में योगदान करती हैं।

आज, जर्मनी में कार्ल्स्रुहे इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (केआईटी) और जापान में त्सुकुबा विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने एक बड़ी सफलता हासिल की है और पूरी तरह से थर्मल ऊर्जा द्वारा संचालित ठोस-राज्य प्रशीतन प्रणाली का दुनिया का पहला प्रोटोटाइप सफलतापूर्वक विकसित किया है, जो एक नए तकनीकी मार्ग को साकार करता है जो इलेक्ट्रिक मोटरों से छुटकारा दिलाता है और सीधे अपशिष्ट ताप या सौर ऊर्जा को ठंडी ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

यह प्रणाली अत्याधुनिक सॉलिड-स्टेट रेफ्रिजरेशन तकनीक "इलास्टोकैलोरिक कूलिंग" की प्रमुख बाधा को दूर करती है। पारंपरिक संपीड़न प्रशीतन के एक आशाजनक विकल्प के रूप में, लागू यांत्रिक भार जारी होने पर आकार मेमोरी मिश्र धातुएं ठंडी हो जाती हैं; हालाँकि, इससे पहले, मौजूदा इलास्टोमेरिक रेफ्रिजरेशन सिस्टम अभी भी यांत्रिक बाहरी बल प्रदान करने के लिए विद्युत चालित एक्चुएटर्स पर निर्भर थे, जो प्रौद्योगिकी को आसपास से आसानी से उपलब्ध अपशिष्ट गर्मी या सौर ऊर्जा का सीधे उपयोग करने से रोकता था।

संयुक्त टीम के नए डिज़ाइन ने पारंपरिक इलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स को "थर्मल एनर्जी" से प्रतिस्थापित करते हुए, इस पावर तंत्र में क्रांति ला दी है। सिस्टम का मूल श्रम के विभिन्न प्रभागों के साथ दो अल्ट्रा-पतली निकल-टाइटेनियम आकार मेमोरी मिश्र धातु फिल्मों के सरल संयोजन में निहित है: पहली फिल्म थर्मल एक्ट्यूएटर के रूप में कार्य करती है, गर्म होने पर आकार मेमोरी प्रभाव का उपयोग करके सिकुड़ती है, और मोटर की आवश्यकता के बिना सीधे थर्मल ऊर्जा को यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करती है; यह विस्थापन गति फिर दूसरी फिल्म पर कार्य करती है जो प्रशीतन भूमिका निभाती है। इसे समय-समय पर लोड और अनलोड करने से, यह सामग्री की क्रिस्टल संरचना में प्रतिवर्ती परिवर्तन ट्रिगर करता है, जिससे लगातार ठंडी ऊर्जा उत्पन्न होती है।

अनुसंधान परियोजना का नेतृत्व केआईटी इंस्टीट्यूट ऑफ माइक्रोस्ट्रक्चर टेक्नोलॉजी (आईएमटी) की ज़ेको थर्मल एनर्जी प्रयोगशाला की युवा अनुसंधान टीम के प्रमुख डॉ. जिंगयुआन जू द्वारा किया जाता है। उन्होंने बताया कि इस सफलता का मुख्य नवाचार आकार मेमोरी मिश्र धातु के दो पूरक कार्यों को संयोजित करना है - एक फिल्म गर्मी ऊर्जा को यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार है, और दूसरी फिल्म यांत्रिक कार्य को ठंडी ऊर्जा में परिवर्तित करती है। यह डिज़ाइन एक नया सॉलिड-स्टेट रेफ्रिजरेशन ड्राइव प्रतिमान स्थापित करता है, जो अपशिष्ट ताप और सौर ऊर्जा के कुशल उपयोग के लिए आशाजनक संभावनाओं को खोलता है।

प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि प्रोटोटाइप डिवाइस ने प्रयोगशाला परीक्षणों में मापने योग्य शीतलन प्रभावों का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया। जब एक्चुएटर 86 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर होता है, तो पूरे घटक स्तर पर 4 डिग्री सेल्सियस का तापमान अंतर प्राप्त होता है, जबकि इलास्टिक रेफ्रिजरेंट का तापमान परिवर्तन 13 डिग्री सेल्सियस के करीब होता है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने इसका परीक्षण करने के लिए 130 डिग्री सेल्सियस का एक बाहरी ताप स्रोत पेश किया, और सिस्टम ने स्थिर और विश्वसनीय संचालन भी बनाए रखा, जिससे वास्तविक औद्योगिक वातावरण में ताप स्रोत से मेल खाने के लिए प्रौद्योगिकी की व्यवहार्यता पूरी तरह से साबित हुई। पेपर के पहले लेखक और केआईटी में डॉक्टरेट शोधकर्ता यी-टिंग हसियाउ ने कहा कि थर्मल ड्राइव सिस्टम द्वारा उत्पादित ठंडी ऊर्जा को वास्तव में अपनी आंखों से मापने में सक्षम होना एक बहुत ही निर्णायक क्षण है, जो पुष्टि करता है कि सैद्धांतिक सिद्धांत किसी भी तरह से सिर्फ कागज का टुकड़ा नहीं है।

वर्तमान में निर्मित प्रोटोटाइप डिवाइस का उपयोग मुख्य रूप से अवधारणा सत्यापन और व्यवहार्यता प्रदर्शन के लिए किया जाता है, और इसे अभी तक अधिकतम शीतलन क्षमता के लिए अनुकूलित नहीं किया गया है। अनुसंधान टीम वर्तमान में फिल्मों की कई परतों को समानांतर में विस्तारित करके सिस्टम की समग्र शीतलन क्षमता को तेजी से बढ़ाने की कोशिश कर रही है। जैसे-जैसे तकनीक धीरे-धीरे परिपक्व होती है और छोटी हो जाती है, इसके भविष्य के अनुप्रयोग परिदृश्य बहुत व्यापक होते हैं: कंप्यूटर प्रोसेसर या सर्वर इकाइयां "खुद को ठंडा करने के लिए उत्सर्जित अपशिष्ट गर्मी का उपयोग कर सकती हैं।" ऑटोमोटिव पावरट्रेन द्वारा उत्पन्न अपशिष्ट ताप को सीधे संवेदनशील ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए शीतलन शक्ति स्रोत में परिवर्तित किया जा सकता है। वैज्ञानिक अनुसंधान दल ने कहा कि यह उपलब्धि केवल शुरुआत है। भविष्य में, सिस्टम के विस्तार और कॉम्पैक्ट डिज़ाइन के कार्यान्वयन के साथ, हर जगह देखी जा सकने वाली पर्यावरणीय अपशिष्ट गर्मी की भारी मात्रा को हरित और टिकाऊ प्रशीतन संसाधनों में परिवर्तित करने की उम्मीद की जाएगी।