आयनोकैलोरिक कूलिंग: धरती को नुकसान पहुँचाए बिना ठंडा करने की नई क्रांतिकारी तकनीक
आयनोकैलोरिक कूलिंग को नमस्ते कहें। यह तापमान कम करने का एक नया तरीका है, जिसमें चीज़ों को ठंडा करने के मौजूदा तरीकों को एक ऐसे प्रोसेस से बदलने की क्षमता है जो धरती के लिए ज़्यादा सुरक्षित और बेहतर है। आम रेफ्रिजरेशन सिस्टम एक जगह से गर्मी को एक लिक्विड के ज़रिए दूर ले जाते हैं जो भाप बनकर गैस में बदल जाता है, जिसे फिर एक बंद ट्यूब से ले जाया जाता है और वापस लिक्विड में कंडेंस किया जाता है। यह प्रोसेस जितना असरदार है, कुछ खास मटीरियल जिन्हें हम रेफ्रिजरेंट के तौर पर इस्तेमाल करते हैं, वे पर्यावरण के लिए खास तौर पर नुकसानदायक होते हैं। हालांकि, किसी चीज़ को हीट एनर्जी सोखने और छोड़ने के लिए एक से ज़्यादा तरीके हो सकते हैं।
लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी और यूनिवर्सिटी ऑफ़ कैलिफ़ोर्निया, बर्कले के रिसर्चर्स द्वारा 2023 में सामने आया एक तरीका, उस तरीके का फ़ायदा उठाता है जिससे एनर्जी तब स्टोर या रिलीज़ होती है जब कोई मटीरियल अपना फ़ेज़ बदलता है, जैसे कि जब ठोस बर्फ़ लिक्विड पानी में बदल जाती है, उदाहरण के लिए। बर्फ के एक टुकड़े का तापमान बढ़ाएँ और वह पिघल जाएगी। जो बात हम आसानी से नहीं देख पाते, वह यह है कि बर्फ पिघलने से आस-पास की गर्मी सोख ली जाती है, जिससे वह असरदार तरीके से ठंडी हो जाती है। बिना गर्मी बढ़ाए बर्फ को पिघलाने का एक तरीका है कुछ चार्ज्ड पार्टिकल्स या आयन डालना। बर्फ को जमने से रोकने के लिए सड़कों पर नमक डालना इसका एक आम उदाहरण है। आयनोकैलोरिक साइकिल भी किसी लिक्विड का फेज़ बदलने और उसके आस-पास की जगह को ठंडा करने के लिए नमक का इस्तेमाल करता है।
कैलिफ़ोर्निया में लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के मैकेनिकल इंजीनियर ड्रू लिली ने कहा, “रेफ्रिजरेंट का लैंडस्केप एक अनसुलझी समस्या है।” “किसी ने भी ऐसा दूसरा सॉल्यूशन नहीं बनाया है जो चीज़ों को ठंडा करे, अच्छे से काम करे, सुरक्षित हो और पर्यावरण को नुकसान न पहुँचाए। हमें लगता है कि अगर आयनोकैलोरिक साइकिल को लागू किया जाए, तो इसमें उन सभी लक्ष्यों को पूरा करने की क्षमता है। रिसर्चर्स ने आयनोकैलोरिक साइकिल की थ्योरी का मॉडल बनाया ताकि यह दिखाया जा सके कि यह आज इस्तेमाल होने वाले रेफ्रिजरेंट की एफिशिएंसी का मुकाबला कैसे कर सकता है, या उसे बेहतर भी बना सकता है। सिस्टम से बहने वाला करंट उसमें मौजूद आयनों को हिलाएगा, जिससे टेम्परेचर बदलने के लिए मटीरियल का मेल्टिंग पॉइंट बदल जाएगा।
टीम ने एथिलीन कार्बोनेट को पिघलाने के लिए आयोडीन और सोडियम से बने नमक का इस्तेमाल करके भी एक्सपेरिमेंट किए। यह आम ऑर्गेनिक सॉल्वेंट लिथियम-आयन बैटरी में भी इस्तेमाल होता है और इसे कार्बन डाइऑक्साइड को इनपुट के तौर पर इस्तेमाल करके बनाया जाता है। इससे सिस्टम न सिर्फ GWP [ग्लोबल वार्मिंग पोटेंशियल] ज़ीरो हो सकता है बल्कि GWP नेगेटिव भी हो सकता है। एक्सपेरिमेंट में एक वोल्ट से भी कम चार्ज लगाकर 25 डिग्री सेल्सियस (45 डिग्री फ़ारेनहाइट) का टेम्परेचर शिफ्ट मापा गया, यह नतीजा दूसरी कैलोरी टेक्नोलॉजी से अब तक हासिल किए गए नतीजों से कहीं ज़्यादा है।” लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के मैकेनिकल इंजीनियर रवि प्रशर ने कहा, “हम जिन चीज़ों को बैलेंस करने की कोशिश कर रहे हैं: रेफ्रिजरेंट का GWP, एनर्जी एफिशिएंसी, और इक्विपमेंट की कीमत।”
“पहली कोशिश से ही, हमारा डेटा इन तीनों पहलुओं पर बहुत उम्मीद जगाने वाला लग रहा है।” अभी रेफ्रिजरेशन प्रोसेस में इस्तेमाल होने वाले वेपर कम्प्रेशन सिस्टम उन गैसों पर निर्भर करते हैं जिनका GWP ज़्यादा होता है, जैसे कि अलग-अलग हाइड्रोफ्लोरोकार्बन (HFCs)। किगाली अमेंडमेंट पर साइन करने वाले देशों ने अगले 25 सालों में HFCs का प्रोडक्शन और कंजम्पशन कम से कम 80 परसेंट कम करने का वादा किया है – और आयनोकैलोरिक कूलिंग इसमें एक बड़ी भूमिका निभा सकती है। अब, रिसर्चर्स को टेक्नोलॉजी को लैब से निकालकर प्रैक्टिकल सिस्टम में लाने की ज़रूरत है, जिसका कमर्शियल इस्तेमाल किया जा सके और जो बिना किसी दिक्कत के बड़े पैमाने पर बढ़ सकें। आखिरकार, इन सिस्टम्स का इस्तेमाल हीटिंग के साथ-साथ कूलिंग के लिए भी किया जा सकता है।
चल रही जांच में अलग-अलग सॉल्ट्स के साथ छेड़छाड़ की जा रही है ताकि यह देखा जा सके कि कौन से कॉम्बिनेशन किसी जगह से गर्मी खींचने में सबसे असरदार हो सकते हैं। 2025 में, रिसर्चर्स की एक इंटरनेशनल टीम ने नाइट्रेट-बेस्ड सॉल्ट्स का इस्तेमाल करके एक बहुत ही कुशल वर्जन पर अपनी स्टडी के नतीजे पब्लिश किए, जिन्हें इलेक्ट्रिक फील्ड्स और मेम्ब्रेन का इस्तेमाल करके रीसायकल किया गया था। यह वही चीज़ है जिसका प्रैशर और उनकी टीम ने अंदाज़ा लगाया था कि उनकी रिसर्च से नतीजा निकलेगा। प्रैशर ने कहा, “हमारे पास यह बिल्कुल नया थर्मोडायनामिक साइकिल और फ्रेमवर्क है जो अलग-अलग फील्ड्स के एलिमेंट्स को एक साथ लाता है, और हमने दिखाया है कि यह काम कर सकता है।” “अब, इंजीनियरिंग चुनौतियों का सामना करने के लिए मटीरियल और टेक्नीक के अलग-अलग कॉम्बिनेशन को टेस्ट करने के लिए एक्सपेरिमेंट का समय है।” यह रिसर्च साइंस में पब्लिश हुई थी। इस आर्टिकल का एक पुराना वर्शन जनवरी 2023 में पब्लिश हुआ था।
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