(Phys.org) —Os pesquisadores construíram um refrigerador eletrocalórico do tamanho de uma base para bebidas que pode gerar uma diferença de temperatura de cerca de 2 K entre as extremidades quentes e frias do dispositivo. O mecanismo de resfriamento, que é baseado no efeito eletrocalórico, envolve a aplicação e remoção alternada de um campo elétrico a um material para aumentar e diminuir a temperatura do material, respectivamente. O novo método de resfriamento pode potencialmente atingir uma eficiência mais alta do que os métodos atuais, indicando que os dispositivos de resfriamento eletrocalórico podem um dia substituir os refrigeradores e outros dispositivos de resfriamento de hoje.

"Comparado com os métodos tradicionais de resfriamento, o novo método de resfriamento descrito aqui tem maior eficiência de resfriamento e poder de resfriamento com um tamanho mais compacto, "co-autor Qiming Zhang, Distinto Professor de Engenharia Elétrica e Ciência dos Materiais na Universidade Estadual da Pensilvânia, contado Phys.org .

"Com o desenvolvimento contínuo de materiais eletrocalóricos, dispositivos de resfriamento eletrocalórico têm o potencial de substituir o resfriamento baseado em ciclo de compressão de vapor tradicional, que é amplamente utilizado em condicionadores de ar e refrigeradores. Especificamente, pode ser usado em refrigeradores de vinho, resfriamento de computador, controle de clima localizado (condicionadores de ar distribuídos), aplicações médicas, e veículos elétricos. "

Zhang e seus co-autores publicaram um artigo sobre a geladeira eletrocalórica em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada .

Embora tenha havido outros dispositivos de resfriamento eletrocalórico, esses dispositivos normalmente usam regeneradores ativos como materiais de transferência de calor, e os regeneradores ativos experimentam perda de calor devido às mudanças cíclicas de temperatura que devem suportar. O dispositivo eletrocalórico demonstrado aqui não usa regeneradores ativos, que oferece o potencial de alcançar uma maior eficiência de resfriamento e poder de resfriamento.

O novo dispositivo contém vários anéis de cerâmica, cada um consistindo de cerca de uma dúzia de elementos do tamanho de uma moeda. Os anéis adjacentes giram em direções opostas a uma taxa de várias revoluções por minuto. Quando os elementos de um anel giram em direção à extremidade quente, um campo elétrico é aplicado aos elementos, fazendo com que eles ejetem calor. Por outro lado, quando os elementos giram em direção à extremidade fria, o campo elétrico é reduzido a zero, fazendo com que os elementos absorvam calor. O calor é trocado entre anéis adjacentes girando em direções opostas, que resfria ainda mais a extremidade fria e aquece a extremidade quente do dispositivo.

Em trabalhos anteriores, alguns dos pesquisadores do atual estudo mostraram em simulações como o dispositivo funciona, e o novo estudo marca a primeira vez que eles demonstraram experimentalmente o conceito. Seu protótipo exibe uma diferença de temperatura de 2 K entre as extremidades quentes e frias, correspondendo a um fator de regeneração que está no mesmo nível dos melhores dispositivos de resfriamento semelhantes. Como o protótipo usa materiais cerâmicos comerciais e apenas dois anéis eletrocalóricos, os pesquisadores esperam que o desempenho do dispositivo possa ser significativamente melhorado com materiais melhores e anéis adicionais. O desenvolvimento de materiais cerâmicos com grandes efeitos eletrocalóricos é uma área ativa de pesquisa, e os pesquisadores prevêem que alguns desses materiais podem ser idealmente adequados para esse tipo de dispositivo de resfriamento.

"No futuro, vamos nos concentrar no desenvolvimento de materiais eletrocalóricos (incluindo polímero e cerâmica) que podem gerar o efeito eletrocalórico em voltagem muito baixa, "Zhang disse." Também trabalharemos na ampliação dos atuais materiais eletrocalóricos de última geração para a escala comercial, que pode ser usado de forma confiável com uma tensão aplicada de menos de 200 volts. "

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