Il raffreddamento elettrocalorico rappresenta un approccio promettente per pompe di calore allo stato solido efficienti e compatte. Tuttavia, i refrigeratori basati sull’effetto elettrocalorico hanno architetture complesse e un limitato innalzamento della temperatura di raffreddamento.
Alcuni ricercatori del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali della UCLA (University of California, Los Angeles) hanno messo a punto una pompa di calore auto-rigenerativa (SRHP) che utilizza una cascata di film polimerici elettrocalorici finalizzati a realizzare un efficiente trasferimento di calore, eliminando la necessità di meccanismi di trasporto o rigenerativi aggiuntivi.
L’SRHP è un sistema che comprende dispositivi a sei unità, ognuno contenente film polimerici impilati. Questi film sono rivestiti con elettrodi di nanotubi di carbonio e separati da strati di poliimmide, assicurando stabilità meccanica e ottimizzano la deformazione sotto un campo elettrico. Quando viene applicato un campo elettrico di 80 mV/m, i film polimerici si comprimono, trasferendo calore alle pile adiacenti. Quando il campo si alterna, le pile si espandono e si raffreddano, creando un ciclo continuo di pompaggio del calore. Il design a cascata assicura un flusso di calore unidirezionale, riducendo le temperature ambiente fino a 14 gradi Kelvin. L’imaging termico a infrarossi conferma la rapida risposta alla temperatura del sistema, con ogni ciclo che si completa in circa 30 secondi.
Il design compatto dell’SRHP offre un’efficienza notevole. I test di laboratorio hanno dimostrato una potenza di raffreddamento specifica di 1,52 watt per grammo, superando i metodi di raffreddamento tradizionali. Il suo rapido tempo di risposta, il consumo energetico minimo e l’assenza di emissioni di gas serra evidenziano il suo potenziale come alternativa ecologica ai sistemi a compressione di vapore.
L’SRHP rappresenta un significativo balzo in avanti nella tecnologia di raffreddamento allo stato solido. La sua capacità di ottenere sostanziali riduzioni di temperatura senza meccanismi complessi lo posiziona come una soluzione praticabile per diverse applicazioni. Dagli accessori di raffreddamento indossabili all’elettronica avanzata e alla refrigerazione portatile, i potenziali utilizzi sono numerosi.
