科学家让电卡制冷器件实现瓦级别功率，有望实现芯片和电池的高效冷却-科技让生活更美好

目前，全世界大约有50亿个制冷系统和热泵系统在运行。如果考虑车载冰箱或空调制系统，这个数值会更高。这些系统消耗了全球约20%的电力，其中大多数是通过含有（氢）碳氟化合物的蒸发压缩技术运行的。

虽然人们也开发出了丙烷等环保制冷剂。考虑到发电产生的间接二氧化碳排放和氟化制冷剂的直接泄漏，空调制制冷及其相关应用导致的温室气体排放占全球温室气体排放总量的10%。

后来，人们发现基于固态卡材料的制冷技术可以作为替代方案，因为它们具有较高的效率并且不会直接导致气候变暖。显卡检测软件mats

在外加场的作用下，卡片材料将发生可逆的绝热温度变化，这些场可以是磁场、静水压力、单轴应力和电场。

说到这里，我们不得不提到电卡效应，它是指电介质在外部电场的作用下会释放热量或吸收热量的物理现象。

卡材料的一个优点是驱动这些变化的大部分能量输入将被储存起来，然后回收利用，因此设备的性能系数和工作效率可以得到显着提高。

然而，当前电子卡设备的性能仍然不能满足制冷应用的需求。以制冷动力为例。目前实验室的最高功率仍不到1瓦，远低于普通商用冰箱的100瓦量级。

基于上述背景，卢森堡科学技术研究所的研究人员对回热式冰箱的几何结构进行了优化。

基于课题组的前期工作，他们了解到可再生电卡制冷装置的温度跨度可达10开尔文以上，其理论制冷功率可达1.2瓦。

因此，该项目的目标是实现一种温度跨度超过20开尔文、冷却功率为瓦的设备。

为了实现这一目标，他们使用了许多单一工质堆叠方法来制备器件，并专注于几何堆叠方法和理论模拟的结合。

与此同时，他们还借鉴了双环法来测试设备在不同温度跨度下的冷却能力。在研究中，团队还研究了几何参数对性能的影响。在最佳结构下，获得了温度跨度为20开尔文的器件。

然后，他们使用双回路方法测试了该原型的制冷功率。当温度跨度达到2.2开尔文时，制冷功率达到4.2瓦。

这一成果表明电卡制冷装置可以实现瓦级制冷。同时，当输入功率被回收时，该装置的工作效率达到64%，与理论值非常接近。

毫无疑问，这项工作是该领域的重大突破，使电卡制冷器件走向实际应用成为可能，并有望实现芯片和电池的高效冷却。

同时，预计它将取代汽车空以调整家用空色调。凭借固态电卡材料的特殊性能，未来可能会用于特殊场合的制冷，例如全固态制冷设备在空站的应用。

（来源:科学）

最终，相关论文以“双环电动热泵的高冷却性能”（）为题发表在《科学》杂志上。

图|相关论文（来源:Science）

卢森堡科技学院李俊宁博士为第一作者，卢森堡科技学院Emmanuel Defi教授（）为通讯作者。

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图|李俊宁（来源:李俊宁）

卢布尔雅那大学的傅韵如·图塔克教授（）也为这篇论文写了一篇展望文章，发表在同一期《科学》杂志上【2】。

目前，研究组已经能够使单个原型的冷却功率达到4瓦，但铁电卡热能的利用效率仍然不够高。

为了提高这种效率，需要使用具有高导热性的水作为导热介质，同时需要解决如何实现工作介质在水中绝缘的问题。

此外，目前使用的铁电材料需要昂贵的原材料和复杂的生产工艺。因此，它打算开发新的廉价材料并采用更简单的制备工艺。此外，还要努力实现大功率的电卡制冷，让多台原型机同时工作。

参考资料:

1.李，j .，托雷略，a .，科瓦契娃，v .，普拉，u .，阿拉温德汉，a .，格兰佐夫，…& amp德菲，e .（2023）。双回路电热热泵的高冷却性能。科学，382（6672），801-805。

2.高效固态热泵:https://doi.org/10.1126/science.adl0804

运营/排版:何陈龙

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