حذف گاز‌های مضر از سیستم‌های تهویه مطبوع 

نیچر گزارش می دهد، اگر آزمایش نوع جدید پمپ حرارتی موفقیت‌آمیز باشد، استفاده از گاز‌های مضر در دستگاه‌های تهویه مطبوع و یخچال‌ها ممکن است منسوخ شود. نتیجه پژوهش‌های علمی درباره نمونه اولیه این پمپ، هفته گذشته در مجله ساینس منتشر شد و نشان داد این پمپ‌ها به جای تبخیر متناوب مایع مُبرد و متراکم کردن آن با کمپرسور از میدان‌های الکتریکی و نوعی سرامیک خاص استفاده می‌کنند.

امانوئل دیفای (Emmanuel Defay)، دانشمند مواد و همکارانش در مؤسسه علم و فناوری لوکزامبورگ پمپ آزمایشی خود را از جنس سرامیک با اثر الکتروکالری قوی ساختند. موادی که این اثر را از خود نشان می‌دهند با قرارگرفتن در میدان‌های الکتریکی گرم می‌شوند.

در یک ماده الکتروکالری، اتم‌ها دارای قطبش الکتریکی هستند، یعنی عدم تعادل جزئی در توزیع الکترون‌ها، که به اتم‌ها دو قطب مثبت و منفی می‌دهد.

وقتی ماده به حال خود رها می‌شود، قطبش این اتم‌ها به طور مداوم در جهت‌های تصادفی به اطراف می‌چرخد؛ اما زمانی که این ماده در میدان الکتریکی باشد، تمام قطب‌های الکترواستاتیک به طور ناگهانی در یک راستا قرار می‌گیرند، مانند مو‌هایی که در یک جهت شانه شده‌اند. دیفای توضیح می‌دهد که این انتقال از بی‌نظمی به نظم به این معنی است که آنتروپی الکترون‌ها (روش فیزیکدانان برای اندازه‌گیری بی‌نظمی) ناگهان کاهش می‌یابد.

طبق اصول ترمودینامیک آنتروپی در کل یک سیستم هرگز نمی‌تواند کاهش یابد؛ بنابراین اگر در یک نقطه سقوط کند باید در جای دیگری افزایش یابد. دیفای می‌گوید: «تن‌ها راه خلاص شدن از این بی‌نظمی، ریختن آن در ساختار کریستالی است. در این صورت اتم‌ها سریع‌تر شروع به ارتعاش می‌کنند و در نتیجه دما افزایش می‌یابد.»

به گفته دیفای اگرچه این فناوری هنوز آماده تجاری‌سازی نیست، اما با اصلاحات بیشتر، پمپ حرارتی الکتروکالری می‌تواند با پمپ‌های حرارتی موجود رقابت کند. دستیابی به چنین استانداردی سخت است، زیرا پمپ‌های حرارتی که با کمپرسور کار می‌کنند همین حالا هم بسیار کارآمد هستند؛ اما برخلاف پمپ حرارتی استاندارد، یک پمپ حرارتی الکتروکالری به مُبرد‌هایی مانند هیدروفلوئوروکربن یا آمونیاک که برای محیط‌زیست مضر هستند، نیاز ندارد. از طرفی، این پمپ‌های جدید، چون نیاز به کمپرسور ندارند، می‌توانند در یک دستگاه کوچکتر و ساده‌تر قرار بگیرند.