Los investigadores desvelan una tecnología de refrigeración altamente eficiente y de bajas emisiones con 67 julios de absorción de calor por gramo

La tecnología de refrigeración/refrigeración es uno de los inventos más críticos del hombre, pero conlleva un elevado coste medioambiental. Los sistemas de refrigeración por compresión de vapor ampliamente utilizados representan casi el 15% (datos de 2019) del consumo de electricidad en China y más del 7,8% (datos de 2020) de las emisiones mundiales de carbono. Aunque los materiales calóricos de estado sólido han surgido como una alternativa de bajas emisiones, su incapacidad para transferir calor de forma eficiente ha limitado seriamente su aplicación a gran escala.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por el profesor Li Bing, del Instituto de Investigación de Metales de la Academia China de Ciencias, ha descifrado este "triángulo imposible" de alta capacidad de refrigeración, transferencia eficiente de calor y cero emisiones de carbono. Al publicar sus hallazgos en la revista Nature, los científicos introdujeron un novedoso método basado en el efecto barocalórico de disolución.

El equipo lo consiguió utilizando una solución salina de tiocianato de amonio (_NH4SCN). El proceso combina las ventajas térmicas de los refrigerantes sólidos con la capacidad de flujo rápido de los líquidos. Al convertir el refrigerante en un fluido bombeable, el sistema responde instantáneamente a los cambios de presión sin los cuellos de botella en la transferencia de calor que plagan los límites sólidos tradicionales.

La mecánica central de este nuevo ciclo de refrigeración funciona en una secuencia sencilla:

• Presurización: aplicar presión hace que la sal sólida prececipite fuera de la solución, lo que libera mucho calor.
• Despresurización: eliminar la presión hace que la sal se disuelva rápidamente de nuevo en el agua, absorbiendo una cantidad masiva de calor y bajando drásticamente la temperatura.

Durante los experimentos a temperatura ambiente, la temperatura del fluido cayó en picado casi 30 kelvins (casi 30°C) en sólo 20 segundos. El intervalo de enfriamiento alcanzó hasta 54 kelvins a temperaturas elevadas. Las simulaciones de un prototipo de ciclo de cuatro pasos mostraron una eficiencia energética cercana al 77% y una capacidad de refrigeración de 67 julios por gramo.

Con una demanda mundial de refrigeración que, según las previsiones, se triplicará en 2050 (datos de 2022), esta tecnología estable y reversible allana el camino hacia una refrigeración comercial sin emisiones. Su excepcional rendimiento a altas temperaturas la hace especialmente adecuada para gestionar las intensas cargas térmicas de los centros de cálculo de inteligencia artificial de próxima generación.