Alto rendimiento y potencia frigorífica en una bomba de calor electrocalórica

Según un nuevo estudio, los investigadores han desarrollado un dispositivo de refrigeración electrocalórica de estado sólido capaz de generar una diferencia de temperatura de 20 kelvin con gran eficacia. Los resultados demuestran que la refrigeración electrocalórica puede competir con otras estrategias de refrigeración en estado sólido y ofrecer una alternativa prometedora a la refrigeración por compresión de vapor, poco respetuosa con el medio ambiente. Se calcula que los aparatos de refrigeración, incluidos los sistemas de aire acondicionado y bombas de calor, consumen aproximadamente el 20 % de la electricidad mundial. La mayoría de estos sistemas funcionan mediante tecnologías de compresión de vapor, que son relativamente ineficientes y requieren refrigerantes fluorados perjudiciales para el medio ambiente. La refrigeración mediante materiales electrocalóricos en estado sólido es una alternativa atractiva para la refrigeración por compresión de vapor. Las tecnologías electrocalóricas se basan en materiales ferroeléctricos expuestos a un campo eléctrico que desencadena cambios en la polarización del material, alterando su temperatura. Este efecto podría constituir la base de tecnologías de refrigeración altamente eficientes. Sin embargo, aún no se han conseguido dispositivos electrocalóricos comercialmente competitivos y, a pesar de sus claras ventajas potenciales, van a la zaga de la mayoría del resto de tecnologías de refrigeración de estado sólido. En esta ocasión, Junning Li y sus colegas presentan una bomba de calor electrocalórica de doble bucle basada en fluidos capaz de generar un intervalo máximo de temperatura de 20,9 kelvin (K) y una potencia máxima de refrigeración de 4,2 vatios. De acuerdo con los autores, el intervalo de temperatura y la potencia de refrigeración son, respectivamente, un 50 % y 15 veces mayores que los del mejor dispositivo electrocalórico anterior. Además, Li et al. demuestran que su dispositivo alcanza el 64 % de la eficiencia de Carnot (la eficiencia máxima teórica de un sistema de refrigeración), lo que supera a muchos dispositivos de refrigeración por compresión de vapor y calórica. "Aunque el rendimiento de este sistema puede quedarse corto para los requisitos de muchas aplicaciones prácticas, que a menudo requieren capacidades de refrigeración de al menos varios cientos de vatios a intervalos de temperatura superiores a 20 K, el trabajo de Li et al. subraya el inmenso potencial futuro de la tecnología electrocalórica", escribe Jaka Tušek en un artículo de Perspective relacionado.