2025年1月30日,国际顶级期刊《Joule》发表了一项突破性研究:中国科学家开发出一种全新制冷技术,有望颠覆延续70年的传统制冷方式。这项来自华中科技大学的研究,让制冷效率提升70%,仅需传统空调5%的功耗就能实现降温!
从那时到现在的70年多年,我们的空调、冰箱都在用同一种方式制冷:通过压缩机压缩制冷剂,再让它膨胀时吸收热量。这就像用手捏橡皮球再松开,球会变凉一样。这种方式虽然有效,但需要大量电力,还会产生噪音,更重要的是——制冷剂会对环境能够造成严重危害。
华中科技大学段江江教授团队给出了答案:利用铁离子的变脸特性来制冷。听起来很神奇?让我们一探究竟。
在他们设计的系统中,铁离子会在两种状态间切换:Fe²⁺和Fe³⁺。就像变魔术一样,当Fe³⁺吸收电子变成Fe²⁺时,会从周围偷走热量,产生制冷效果;当Fe²⁺失去电子变回Fe³⁺时,又会释放热量。经过控制这样的一个过程,就能实现持续制冷。
但故事并没这么简单。早期的实验中,这种方法只能降温0.1度,远远不足实用。团队面临着一个重大难题:怎么样提高制冷效率?
关键突破来自于一个意想不到的地方:溶剂的选择。研究人员发现,如果在水中加入特定的有机溶剂(腈类化合物),铁离子的变脸效率会大幅度的提升。这就像给铁离子创造了一个更理想的舞台,让它能更自如地表演。
这意味着什么?想象一下:未来的空调可能只需要很小的电量就能让你清凉一夏,电动汽车可能不再需要笨重的制冷系统,甚至你的手机和电脑可能会用这种技术来散热。
当然,这项热电制冷技术还要进一步完善。段江江教授表示,他们正在开发各种制冷器原型,并寻求与创新企业合作,推动这项技术走向市场。
这是一场制冷革命的开始。也许在不久的将来,我们就能告别传统的压缩机制冷,迎来一个更节能、更环保的清凉时代。
让我们期待这项中国原创技术早日走进千家万户,为全球节能环保事业贡献一份力量!
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