Năm 1926, sau khi biết tin một gia đình Berlin tử vong vì khí độc rò rỉ từ tủ lạnh, Einstein và Leo Szilard đã phát triển tủ lạnh hấp thụ không dùng máy nén cơ khí. Dù đã được cấp bằng sáng chế, thiết kế thiếu hiệu suất và gây ồn, dự án không được thương mại hóa.
Điểm nổi bật:
- Einstein và Szilard cùng phát minh tủ lạnh loại hấp thụ không dùng máy nén cơ khí.
- Thiết kế sử dụng bơm điện từ, không có bộ phận vận động, giảm nguy cơ rò rỉ chất lạnh độc hại.
- Tủ lạnh Einstein-Szilard thiếu hiệu suất năng lượng và gây ồn lớn, chưa được thương mại hóa.
- Phát minh bị chi phối bởi khủng hoảng kinh tế và bối cảnh chính trị, và Freon đã thay thế.
Albert Einstein có lẽ là nhà khoa học nổi tiếng nhất mọi thời đại, đến mức tên ông đã trở thành đồng nghĩa với sự thiên tài. Einstein chịu trách nhiệm cho nhiều bước đột phá quan trọng trong vật lý, nhưng bên cạnh những định luật và thuyết nổi tiếng, ông không được biết đến nhiều về các phát minh. Tuy nhiên, Einstein cũng từng quan tâm đến công nghệ bên lề, đặc biệt tập trung vào một thiết bị bất ngờ: tủ lạnh.
Tủ lạnh bắt đầu được sử dụng trong gia đình từ đầu thế kỷ 20 và mặc dù tủ lạnh điện tử là bước tiến so với các thùng đá cũ, các phiên bản đầu tiên vẫn gặp vấn đề lớn: thường rò rỉ khí độc. Tủ lạnh hoạt động bằng cách cho môi chất lạnh tuần hoàn qua các ống. Môi chất bắt đầu ở thể lỏng rồi bốc hơi trong quá trình tuần hoàn, mang nhiệt ra bên ngoài. Tương tự như việc mồ hôi bốc hơi làm mát da, quá trình này làm lạnh thực phẩm. Khí sẽ đi qua cuộn dây phía sau tủ để tỏa nhiệt (đó là lý do phía sau tủ thường nóng) trước khi vào máy nén, nơi áp suất được tăng để biến nó trở lại chất lỏng và bắt đầu chu trình mới.
Năm 1926, sau khi đọc tin về một gia đình Berlin đã chết trong lúc ngủ do tủ lạnh bị trục trặc và giải phóng khí độc, Einstein quyết tâm tìm công nghệ an toàn hơn. Ông đã liên lạc với đồng nghiệp Leo Szilard, người có năng khiếu về cơ khí, để cùng phát triển một ý tưởng đột phá.
Tủ lạnh Einstein-Szilard không giống bất kỳ tủ lạnh nào khác
Để ngăn nguy cơ rò rỉ khí độc vào nhà, Einstein và Szilard tập trung vào máy nén — thành phần quan trọng đưa môi chất từ dạng khí về dạng lỏng. Họ nhận thấy phần đệm và vòng đệm trong máy nén cơ học có thể hỏng dưới áp suất lớn, khiến ammonia, sulfur dioxide hoặc methyl chloride thoát ra ngoài.
Họ quyết định loại bỏ máy nén cơ khí và phát triển tủ lạnh hấp thụ. Dựa trên nguyên lý điểm sôi của chất lỏng giảm khi áp suất giảm, họ dùng bình bay hơi chứa butane lỏng, bay hơi khi có hơi gas bên trên. Đặc biệt, Einstein và Szilard thay bơm cơ khí bằng bơm điện từ, điều khiển bằng từ trường để di chuyển hợp kim kali-natri lỏng như piston nhưng không cần động cơ. Bơm điện từ ít hiệu quả hơn nhưng không có chi tiết chuyển động và vòng đệm, nên không thể rò rỉ.
Tại sao tủ lạnh Einstein-Szilard thất bại
Einstein và Szilard đã nộp bằng sáng chế tại Đức, Vương quốc Anh và Hoa Kỳ, đạt U.S. Patent No. 1,781,541 vào năm 1930. Tuy nhiên, tủ lạnh không bao giờ được sản xuất hàng loạt. Thiết kế thiếu hiệu suất năng lượng, tiếng ồn từ các bọt khí trong kim loại lỏng gây khó chịu, và quan trọng hơn là khủng hoảng kinh tế, sự trỗi dậy của Chủ nghĩa Quốc xã đã làm gián đoạn dự án. Cả hai đều phải rời khỏi Đức vào đầu thập niên 1930.
Sau Thế chiến II, họ không tiếp tục dự án vì CFC do Thomas Midgley phát triển vào năm 1930 đã thay thế các môi chất độc hại. Dù CFC sau này bị cấm do phá hoại tầng ozone, tủ lạnh hấp thụ Einstein-Szilard vẫn chỉ là một dấu mốc lịch sử.
Ý nghĩa và triển vọng tại Việt Nam
Ý tưởng về tủ lạnh hấp thụ không dùng bộ phận chuyển động của Einstein và Szilard mở ra hướng phát triển bền vững cho ngành công nghiệp lạnh. Ở Việt Nam, nơi nhu cầu bảo quản thực phẩm lạnh ngày càng tăng, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tương tự có thể giúp giảm thiểu nguy cơ rò rỉ môi chất lạnh độc hại, đồng thời giảm chi phí bảo trì và tiêu thụ điện năng. Dù thiết kế ban đầu kém hiệu quả, sự kết hợp giữa vật liệu mới và kỹ thuật điều khiển thông minh hoàn toàn có thể cải thiện hiệu suất và giảm tiếng ồn. Trước bối cảnh biến đổi khí hậu và mục tiêu phát triển xanh, việc tái khám phá các giải pháp hấp thụ này có thể mang lại lợi ích to lớn cho thị trường Việt Nam. Hơn nữa, các viện nghiên cứu và trường đại học có thể hợp tác với doanh nghiệp để phát triển nguyên mẫu, tạo đà cho việc sản xuất tủ lạnh thân thiện môi trường trong nước.
