向离子热量冷却问好。这是一种降低温度的新方法，有可能用一种更安全、对地球更好的方法取代现有的冷却方法。

典型的制冷系统通过一种流体将热量从空间中输送出去，这种流体在蒸发成气体时吸收热量，然后通过一个封闭的管道输送，再冷凝回液体。虽然这个过程很有效，但我们选用的一些制冷剂对环境特别不友好。

然而，强迫物质吸收和释放热能的方法不止一种。

去年，劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）的研究人员开发了一种方法，利用了物质相变（例如固态冰变为液态水）时储存或释放能量的方式。

提高冰块的温度，它就会融化。我们可能不太容易看到的是，融化从周围环境中吸收热量，有效地冷却了它。

在不提高温度的情况下迫使冰融化的一种方法是加入一些带电粒子或离子。在道路上撒盐以防止结冰就是一个很常见的例子。离子热量循环也使用盐来改变流体的相位，并冷却其周围环境。

2023年1月，加州劳伦斯伯克利国家实验室的机械工程师德鲁·利利说：“制冷剂的前景是一个尚未解决的问题。”

“还没有人成功地开发出一种替代方案，既能让东西变冷，又能高效、安全、不损害环境。我们认为，如果实现得当，离子热量循环有可能实现所有这些目标。”

研究人员对离子热量循环理论进行了建模，以展示它如何与目前使用的制冷剂竞争，甚至提高效率。通过系统的电流会移动其中的离子，改变材料的熔点从而改变温度。

该团队还进行了实验，使用一种由碘和钠制成的盐来融化碳酸乙烯。这种常见的有机溶剂也用于锂离子电池，它是用二氧化碳作为输入来生产的。这不仅会使全球变暖潜能值为零，还会使全球变暖潜能值为负。

在实验中，通过应用不到一伏特的电荷，测量到25摄氏度（45华氏度）的温度变化，这一结果超过了迄今为止其他热量技术所能达到的结果。

劳伦斯伯克利国家实验室的机械工程师Ravi Prasher说：“我们要平衡三件事：制冷剂的全球变暖潜能值、能源效率和设备本身的成本。”

“从第一次尝试开始，我们的数据在这三个方面看起来都很有希望。”

目前在制冷过程中使用的蒸汽压缩系统依赖于具有高GWP的气体，例如各种氢氟碳化合物（hfc）。

签署《基加利修正案》的国家承诺在未来25年内将氢氟碳化物的生产和消费减少至少80%，而离子热冷却可以在其中发挥重要作用。

现在，研究人员需要让这项技术走出实验室，进入可用于商业的实际系统，并在没有任何问题的情况下扩大规模。最终，这些系统可以用于加热和冷却。

Prasher说：“我们有了这个全新的热力学循环和框架，它汇集了不同领域的元素，我们已经证明它是可行的。”

“现在，是时候进行实验，测试不同的材料和技术组合，以应对工程挑战。”

这项研究发表在《科学》杂志上。

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