效率提高48% 环保空调距离我们更近一步

摘要:

我们陷入了一个恶性循环:地球上的气温不断升高,而我们却在用空调来应对,这反过来又导致了全球变暖。如果有的话,这是一个值得投入大量科学研究的问题。值得庆幸的是,我们可能快要找到解决办法了。

香港科技大学(HKUST)的研究人员开发出了一种弹性热量冷却装置,他们认为这种装置的效率比以前的尝试高出 48%。它的冷却原理与传统空调的蒸汽压缩原理完全不同,完全不需要在空调设备中使用排放温室气体的制冷剂。


科大研究人员的高效电积冷却装置

新装置是利用弹性效应工作的。当施加或卸除外部机械力时,固体材料会可逆地改变形状,发生相变。由于两种共存相之间的熵差,这种材料既可以降温,也可以升温。

1980年,物理学家罗德里格斯和布朗首次发现了电致冷效应,但当时并没有将其归结为制冷或类似应用的潜在可能。2023 年 9 月,香港科技大学的研究人员实现了 50 开尔文的冷却。研究小组利用镍钛(NiTi)形状记忆合金开发了一种多材料级联技术--这种材料在冷态时可以改变形状,而在加热时又能恢复原状。

研究人员选择了三种具有不同相变温度的镍钛合金,分别在冷端、中间端和热端工作。通过将每个单元的工作温度与相应的相变温度相匹配,整个装置的超弹性温度窗口扩大到 100 K 以上,每个镍钛单元都在其最佳温度范围内工作,从而显著提高了冷却效率。


现在,该系统使他们的设备能够将温度降低 75 开尔文,而且无需使用有害制冷剂。它的能效也要高得多。

那什么时候能有更好的空调?很难说。但希望能早于我们融化更多冰盖的时间。国际能源机构是法国的一家非营利机构,负责协调能源效率方面的研究和培训。根据该机构的数据,到 2050 年,我们仅用于冷却房屋和建筑物的能源消耗就将增加一倍以上

研究人员在研究类似节能技术的过程中会产生多少竞争,也将是一件有趣的事情。去年,卢森堡科技学院的研究人员开发出一种基于电致冷效应的系统--陶瓷和聚合物等材料在受到电场作用时会发生可逆的温度变化。他们的设备产生了 20 开尔文的温差,却没有观察到任何击穿现象。

LIST卢森堡的研究人员指出,电解冷却装置所用的大量电能可以重复使用,因此它们的效率相当高。此外,这种技术还可以应用于冷却电动汽车电池等领域。

有关这项研究的论文已发表在《自然-能源》杂志上。让降温大战开始吧。

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