新一代空调:新型电致冷材料可替代对环境有害的传统制冷剂

2023年11月22日 21:46 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

传统的空调和热泵使用制冷剂气体来冷却或加热住宅和建筑物,给环境带来了潜在的危害。一个欧洲科学家团队正试图利用陶瓷制成的新型实验材料来解决这一问题。

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最近发表在《科学》杂志上的一项研究描述了一种新型"电致冷"材料,这是一种空调技术,旨在不使用危险或可能造成污染的气体就能完成制冷(或供暖)任务。位于贝尔沃的卢森堡科技学院的科学家们通过结合多种现有技术,开发出了一种基于陶瓷的新型原型,具有很强的电致冷效应。

当暴露在电场中时,电致发热系统会升温,因为材料中电性不平衡的原子会像梳子一样被迫朝一个方向排列。熵值降低,排列整齐的原子开始加速振动,从而使温度升高。

新的原型利用流体在类陶瓷材料板块之间流动来带走多余的热量。如果关闭电场,效果就会逆转,材料会变得比环境温度更冷,并从流体中带走热量。然后,循环再次开始。

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剑桥大学的材料科学家尼尔-马瑟尔(Neil Mathur)说,电致冷原型已显示出"超强的性能"。在冰箱或空调中使用这种新材料时,可以将热量散发到建筑物外部,同时保持内部环境的低温。反之,热泵则可以通过抽取外部环境的热量并将其引入室内来冷却外部环境。

现有的空调系统效率很高,但需要使用氢氟碳化合物或氨等制冷剂,而这些制冷剂会直接或间接地产生温室效应。电解原型不需要使用危险气体,而且由于不需要压缩机,它还可以制造得更小、更简单。

尽管该技术原型显示出了一些非凡的能力,但还不具备商业化的条件。卢森堡的科学家需要进一步完善技术,提高新材料的效率。让电热泵与现有空调系统中使用的电热泵竞争,是他们目前的首要任务。

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