Um substituto promissor para os gases de efeito estufa tóxicos e inflamáveis ​​que são usados ​​na maioria dos refrigeradores e condicionadores de ar foi identificado por pesquisadores da Universidade de Cambridge.

O dispositivo é baseado em camadas de um material composto de oxigênio e três elementos metálicos conhecidos como PST, e exibe os maiores efeitos eletrocalóricos - mudanças na temperatura quando um campo elétrico é aplicado - ainda observados em um corpo grande o suficiente para aplicações de resfriamento.

Os resultados, relatado no jornal Natureza , poderia ser usado no desenvolvimento de refrigeradores de estado sólido e condicionadores de ar altamente eficientes, sem a necessidade de ímãs volumosos e caros.

“Ao enfrentar um desafio tão grande como a mudança climática e reduzir as emissões de carbono a zero líquido, tendemos a nos concentrar em como geramos energia - e com razão - mas é fundamental que também estejamos olhando para o consumo de energia, "disse o co-autor Dr. Xavier Moya do Departamento de Ciência e Metalurgia de Materiais de Cambridge.

A refrigeração e o ar condicionado consomem atualmente um quinto de toda a energia produzida em todo o mundo, e como as temperaturas globais continuam a subir, a demanda só vai continuar crescendo. Além disso, os gases usados ​​atualmente na grande maioria dos refrigeradores e condicionadores de ar são tóxicos, gases de efeito estufa altamente inflamáveis ​​que só aumentam o problema do aquecimento global quando vazam para a atmosfera.

Os pesquisadores têm tentado melhorar a tecnologia de resfriamento, substituindo esses gases por materiais magnéticos sólidos, como o gadolínio. Contudo, o desempenho dos dispositivos protótipos tem sido limitado até hoje, como as mudanças térmicas são conduzidas por campos magnéticos limitados de ímãs permanentes.

Em pesquisa publicada no início deste ano, a mesma equipe liderada por Cambridge identificou um barato, sólido amplamente disponível que pode competir com refrigerantes convencionais quando colocado sob pressão. Contudo, desenvolver este material para aplicações de resfriamento envolverá muitos novos trabalhos de design, que a equipe de Cambridge está buscando.

No trabalho atual, as mudanças térmicas são, em vez disso, impulsionadas pela voltagem. "Usar tensão em vez de pressão para conduzir o resfriamento é mais simples do ponto de vista da engenharia, e permite que os princípios de design existentes sejam reaproveitados sem a necessidade de ímãs, "disse Moya.

Os pesquisadores de Cambridge, trabalhando com colegas na Costa Rica e no Japão, usou camadas de PST de alta qualidade com eletrodos metálicos intercalados. Isso tornou o PST capaz de suportar tensões muito maiores, e produzem um resfriamento muito melhor em uma faixa muito maior de temperaturas.

"Substituir o coração do protótipo de geladeiras magnéticas por um material com melhor desempenho, e não requer ímãs permanentes, pode representar uma virada de jogo para aqueles que atualmente estão tentando melhorar a tecnologia de resfriamento, "disse o co-autor Professor Neil Mathur.

No futuro, a equipe usará microscopia de alta resolução para examinar a microestrutura do PST, e otimizá-lo ainda mais para aplicar tensões ainda maiores.