使用鹽可融雪 新型環保冰箱應孕而生

編譯/高晟鈞

相信大家對於鹽巴一定不陌生,平時煮菜時,鹽便是最重要的調味料之一,其主要成分為氯化鈉(NaCl)。古代人就利用蒸發現象,將海水引入鹽田,借助陽光的熱量將水蒸發,留下沸點較高的鹽,這也是著名景點七股鹽田的形成原理。

除了煮菜調味以外,鹽巴還有其他的用途;像是在高緯度地區每當冬天來襲時,總會碰上大雪紛飛的現象,馬路上時常會積上了厚厚一層白雪;而當地居民便會在道路上灑上鹽來融化白雪。


再生離子熱循環示意圖Schematic of regenerative ionocaloric cycle. 圖片來源:Science (2022). DOI: 10.1126/science.ade1696

這方法是透過什麼原理呢?撒鹽可以降低雪的冰點(水變成冰或反之的溫度,通常為0度,0-4度水與冰共存)這是眾所皆知的;然而這句話並不完全正確。事實上能改變冰點的只有壓力,所以理論上加入鹽巴,並不會造成壓力變化。然而,上面有提到,0-4度的時候冰與水是共存的,所以積雪中也是有水的存在的;當鹽溶解於水時,會造成蒸氣壓下降,進而降低了鹽水的冰點(拉午爾定律)。最後加了鹽的雪冰點低較易融化,且不會重新凝結成冰,因此可以清除路上的白雪。

近期,Drew Lilley和Ravi Prash根據這個理論,設計了一種新型的環保冰箱,並發表於Science雜誌上。

他們透過添加含碘化納的鹽(模擬鹽)和碳酸亞乙脂(模擬水)來重現前面提到的鹽融化雪的概念。這套機制能透過反覆加入碘化納的鹽來冷卻環境,研究人員稱這過程為「離子熱」。研究人員設置一混和兩種成分的系統,並額外加設一進行電滲析的裝置來去除鹽,並測試了他們冷卻的效率和冷卻的溫度。

研究結果表明,他們的冰箱可以保持涼爽的溫度,且效率與市面上的冰箱相去不遠;更重要的是,這種新型環保冰箱不會排放任何氫氟碳化物,具有相當大的綠能潛力。唯一的缺點便是,這混和溶液需要較長的時間才可以達到冷卻效果。

資料來源:TechXplore

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