新一代空調:新型電致冷材料可取代對環境有害的傳統冷媒
傳統的空調和熱泵使用冷媒氣體來冷卻或加熱住宅和建築物,這對環境帶來了潛在的危險。一個歐洲科學家團隊正試圖利用陶瓷製成的新型實驗材料來解決這個問題。
最近發表在《科學》雜誌上的一項研究描述了一種新型”電致冷”材料,這是一種空調技術,旨在不使用危險或可能造成污染的氣體就能完成製冷(或供暖)任務。位於貝爾沃的盧森堡科技學院的科學家們透過結合多種現有技術,開發了一種基於陶瓷的新型原型,具有很強的電致冷效應。
當暴露在電場中時,電致發熱系統會升溫,因為材料中電性不平衡的原子會像梳子一樣被迫朝一個方向排列。熵值降低,排列整齊的原子開始加速振動,使溫度升高。
新的原型利用流體在類陶瓷材料板塊之間流動來帶走多餘的熱量。如果關閉電場,效果就會逆轉,材料會變得比環境溫度更冷,並從流體中帶走熱量。然後,循環再次開始。
劍橋大學的材料科學家尼爾-馬瑟爾(Neil Mathur)說,電致冷原型已顯示出”超強的性能”。在冰箱或空調中使用這種新材料時,可以將熱量散發到建築物外部,同時保持內部環境的低溫。反之,熱泵則可以透過抽取外部環境的熱量並將其引入室內來冷卻外部環境。
現有的空調系統效率很高,但需要使用氫氟碳化合物或氨等冷媒,而這些冷媒會直接或間接產生溫室效應。電解原型不需要使用危險氣體,而且由於不需要壓縮機,它可以製造得更小、更簡單。
儘管該技術原型顯示出了一些非凡的能力,但仍不具備商業化的條件。盧森堡的科學家需要進一步改善技術,提高新材料的效率。讓電熱泵與現有空調系統中使用的電熱泵競爭,是他們目前的首要任務。