Científicos del Reino Unido trabajan en el primer prototipo de refrigerador electrocalórico

Las técnicas de vapor de compresión que han dominado el diseño de los sistemas de refrigeración y aire acondicionado durante más de cien años, podría ser pronto una cosa del pasado, gracias a un grupo del Laboratorio Nacional de Física de Reino Unido (NPL) y el Imperial College. El proyecto que está dirigido por Tatiana Correia, científica en NPL, acaba de empezar y  permitirá a la industria crear el primer prototipo de refrigerador electrocalórico. "Nuestro objetivo en los próximos tres años es desarrollar el primer refrigerador electrocalórico capaz de operar a temperatura ambiente", asegura Correia. El efecto electrocalórico es un fenómeno en el que un material cambia de temperatura bajo un campo eléctrico aplicado.

La refrigeración doméstica actual está basada en los vapores de comprensión. Un ciclo continuo de compresión y expansión de productos químicos. El gas freón, por ejemplo, puede ser enfriado y se  condensa en un líquido. Este líquido absorbe el calor de la zona de refrigeración haciendo que se re-evapore dando lugar a un nuevo ciclo. Uno de los problemas es que estos productos químicos pueden ser perjudiciales para el medio ambiente y la salud. Además, se requieren aparatos voluminosos, que los hace inadecuados para aplicaciones más pequeñas como la refrigeración electrónica. Por ello, para las nuevas técnicas de refrigeración, los refrigeradores sólidos son los candidatos más atractivos debido a que tienen más densidad de masa, y por lo tanto, permite una mayor densidad de energía, y no liberan gases nocivos, explica Maciej Rokosz estudiante de doctorado en NPL y el Imperial College.

Por otro lado, las técnicas de refrigeración termoeléctricas y magnéticas, que se han propuesto como alternativas ambientalmente menos perjudiciales frente a los vapores de comprensión, presentan dificultades como su baja eficiencia termoeléctrica (máximo 10%), y la necesidad de grandes y costosos imanes para generar campos magnéticos.

Tatiana Carreira del Laboratorio Nacional de Física de Reino Unido (NPL)

Tatiana Carreira del Laboratorio Nacional de Física de Reino Unido (NPL)

 

Beneficios

Sin embargo, como Maciej Rokosz  explica "Un refrigerador electrocalórico, sin embargo, es más eficiente que un refrigerador por vapor de comprensión de gases. Para producir el mismo nivel de enfriamiento se requiere menos energía a la hora de crear un campo eléctrico que la utilizada en el  proceso de vapor por comprensión. Además, puede ofrecer la posibilidad de crear unos artefactos más pequeños, ligeros y viables para aplicaciones en la refrigeración electrónica”.

Según Correia el enfriamiento electrocalórico capitaliza la capacidad de algunos materiales para cambiar adiabáticamente su temperatura cuando se aplica un campo eléctrico o eliminado (es decir, efecto electrocalórico). El principio de funcionamiento básico de refrigeración electrocalórico es similar a la de refrigeración magnético y por compresión de gases.

“Estamos seguros que con nuestras ideas de diseño combinados con la experiencia que tenemos en NPL e Imperial College, será posible desarrollar un refrigerador viable. Estamos abiertos a propuestas de todas aquellas empresas que quieran trabajar con nosotros y estudiar las diferentes aplicaciones”.

Para apoyar la tecnología de refrigeración NPL lidera y desarrolla un proyecto multimillonario que está financiado por el Programa Europeo de Investigación en Metrología,  METCO (Metrología de acoplamiento electro-térmica), que reúne a los centros de investigación más importantes de Europa y de la industria para desarrollar capacidades únicas para la trazabilidad y mediciones precisas de efecto electrocalorico en materiales