Ekologický elektrochemický kompresor chladiva
Výzkumný tým úspěšně vyvinul chladivový kompresor šetrný k životnímu prostředí pomocí elektrochemické metody namísto mechanické metody. Vývoj je publikován v Renewable Energy.
Na rozdíl od běžných chladiv obsahujících HFC (fluorouhlovodíky), které ničí ozonovou vrstvu a způsobují globální oteplování, mají ekologická chladiva (amoniak, R1234yf atd.) velmi malé dopady na životní prostředí. V souladu s Kigaliským dodatkem Montrealského protokolu jsou vyspělé země v Evropě a také ve Spojených státech a Japonsku v procesu přechodu na ekologická chladiva až do úplného ukončení používání HFC v roce 2024.
Mechanické kompresory mají několik omezení, jako jsou problémy s životností dílů v důsledku rychlé rotace, kontaminace chladiv způsobená mazivy a hlasitý hluk. Protože elektrochemické kompresory nemají žádné pohyblivé části a nevyžadují použití maziv, mohou pomoci překonat nedostatky běžných mechanických kompresorů. Kromě toho lze pomocí elektrochemických kompresorů zajistit konstantní průtok při různých tlakových poměrech a vysoká účinnost může pomoci výrazně zvýšit COP (koeficient výkonu) tepelného čerpadla.
Aby se maximalizoval efekt úspory energie střešního skleníku, výzkumný tým vyvinul „optimalizované řešení pro provozování chytré farmy“ schopné ovládat každý aspekt systému, jako je klimatizace, LED a hydroponický systém v souladu s vnějšími povětrnostními podmínkami a plánuje toto řešení předvést prostřednictvím předvedeného střešního skleníku.
Společný výzkumný tým zajistil základní technologie nezbytné pro výrobu ekologického elektrochemického kompresoru chladiva a pro návrh systému a úspěšně provedl zkušební provoz. S nově vyvinutým ekologickým elektrochemickým kompresorem chladiva lze dosáhnout požadovaného průtoku a tlaku stohováním.
Na rozdíl od konvenčního mechanického stlačování elektrochemický kompresor stlačuje chladiva pohybem iontů nabíjením iontoměničové membrány stejnosměrným napětím, přičemž jako nosný plyn používá vodík. Kromě toho také umožňuje izotermickou kompresi aplikací vícevrstvé mrazicí technologie, kde se buňky hromadí ve stohované konfiguraci.
K dnešnímu dni jsou chladiva, která byla úspěšně stlačena, amoniak, přírodní chladivo, a R1234yf, ekologické chladivo. Společný výzkumný tým navrhl články schopné solidního provozu i při opakovaných vysokotlakých podmínkách a také předvedl konstrukci bez úniku, aby se zabránilo úniku chladiv při vysokém tlaku.
Kromě toho, navržením kanálu schopného produkovat vysoký výkon i při vysokém napětí, společný výzkumný tým uspěl v maximalizaci kompresní účinnosti elektrochemického kompresoru.
Elektrochemický kompresor je schopen nabídnout požadovaný kompresní poměr bez ohledu na velikost a může poskytovat stabilní průtok v souladu s kompresním poměrem s vynikající účinností. Lze jej tedy použít nejen pro stavbu vysoce účinných zařízení a tepelných čerpadel, ale také pro stavbu malých systémů. Zejména jako elektrochemický kompresor čpavku lze použít pro stlačování čpavku, i když čpavek působí jako nosič vodíku, lze jej také použít pro výstavbu vodíkové infrastruktury.
Společný výzkumný tým vedl hlavní výzkumný pracovník Young Kim z Korejského institutu strojů a materiálů (KIMM), institutu pod jurisdikcí Ministerstva vědy a ICT, a profesoři Min-sung Kim a Dong-kyu Kim z Chung- Univerzita Ang
Young Kim říká: "Ekologický elektrochemický kompresor chladiva je vysoce účinný a vyžaduje malou půdorysnou plochu, díky čemuž je ekonomicky atraktivní." Dr. Kim dodal: "Plánujeme vyvinout systém tepelného čerpadla využívající tuto technologii, abychom přispěli k dosažení cíle dosáhnout uhlíkové neutrality do roku 2050."