未来の冷蔵庫に電力を供給する電気化学セル

近年、エネルギーを大量に消費する人工知能プロジェクトが急増しており、それらを冷却する方法を含め、多くの問題が生じています。それらの実行に必要なデータ センターは大量の熱を発生し、機能温度を維持するために大規模な空調システムが必要です。蒸気圧縮冷凍は、車、建物、工場で今でも最もよく見られる方法で、これらの冷却需要を満たすためによく使用されています。しかし、蒸気圧縮は依然として環境に有害な化学冷媒に頼ることがよくあります。

冷凍技術には最近、有望な進歩が数多くありますが、熱ガルバニ電池は真剣に検討されていません。むしろ、この方法の基本原理は、冷却よりも加熱に適しています。熱ガルバニ電池では、可逆的な電気化学反応によって生成された熱を利用して、高温のソースから低温のシンクへのエントロピー輸送を利用して電力を生成します。逆熱ガルバニシステムは実現可能ですが、専門家は長い間、この選択肢はコスト効率が悪すぎて使用を正当化するほど強力ではないと考えていました。

しかし、最近の化学変化のおかげで、熱ガルバニック冷凍は単に可能であるだけでなく、小型のウェアラブル冷却装置から家庭用エアコン、巨大なAIデータセンターまで、あらゆるものに応用できる可能性があると研究者は考えています。この進歩は、中国の華中科技大学のチームが1月30日に学術誌「Joule」に発表した研究で詳しく説明されています。

「これまでの研究は主に独自のシステム設計と数値シミュレーションに焦点を当てていたが、我々は熱ガルバニック電解質の合理的かつ普遍的な設計戦略を報告し、実用化が期待できる記録的な冷却性能を実現した」と研究の主任著者である江建ドゥアン氏は木曜日の声明で述べた。

既存の熱ガルバニ電池は、溶解した鉄イオンを使用した電気化学的酸化還元反応と呼ばれるものに依存しています。最初のステップでは、鉄イオンは電子を失い、その過程で熱を吸収します。その後、鉄イオンは別の電子を獲得し、熱を放出します。最初の反応のエネルギーによって周囲の電解質溶液が冷却されると、ヒートシンクがそれに伴う熱を取り除きます。