@ 2017.07.14 , 17:00
28

电热冰箱:另一种更高效的制冷方式

研究者建造了一种杯垫大小的电热冰箱,能在设备的热端和冷端产生2开尔文的温差。其冷却机制是基于电热效应,涉及对材料轮流施加或者移除电场,以分别提高或者降低材料温度。这一新型冷却方法具有达到相比当前方法更高效率的潜力,某天可能会取代目前的冰箱和其他冷却设备。

共同作者宾夕法尼亚州立大学电子工程和材料科学杰出教授Qiming Zhang说道:“与传统冷却方法相比,新的冷却方法具有更高的冷却效率和冷却能力,并且尺寸更小。”

“随着电热材料的持续发展,电热冷却设备也具有取代传统基于蒸发-压缩循环的冷却方法的潜力。具体的,这可被用于冰酒器、计算机冷却、局域气候控制、医疗应用以及电动汽车等。”

电热冰箱:另一种更高效的制冷方式
credit: 下不定决心是认真画还是随便填一下色块最后一下子突然打算挑战红配绿配蓝的前卫做法果然如同Steins Gate的选择一般得到了掺杂着浅浅忧伤的失败只能默念El psy congroo聊以慰藉的煎蛋画师ZZCW

该成果已发表在应用物理快报上。

虽然目前还有其他电热制冷设备,但这些设备通常将活性蓄热室用作热传递材料,但由于活性蓄热室必须经受循环温度改变,因此会存在热损耗。该研究中的电热设备却并不使用活性蓄热室,这就使得更高的制冷效率和制冷能力成为可能。

新设备包含多个陶瓷环,每一个都由约12个硬币大小的基本结构组成。相邻的环以每分钟几转的速度反向旋转。当一个环的基本结构向热端旋转,电场就会施加于基本结构上,致其排出热量。相反的,当基本结构向冷端旋转,电场就减为0,导致基本结构吸热。相邻反向旋转的环交换热量,进一步冷却冷端和加热热端。

在先前的工作中,这一研究中的某些研究者模拟演示了设备的工作方式,最新研究就是这一概念的首次实验证明。这一原型机的冷端和热端具有2开尔文的温差,媲美最好的类似制冷设备的再生因子。由于这一原型机只利用了商用陶瓷材料和两个电热环,因此研究者认为利用更好的材料和更多的环能显著提升设备的性能。研发具有大电热效应的陶瓷材料是一个研究热点,研究者希望这些材料中的某些可以理想地适用于这种类型的制冷设备。

“未来我们将着重于研发能在非常低的电压下产生电热效应电热材料(包括聚合物和陶瓷)。我们还会尝试比例放大目前最新的电热材料到工业规模,能在小于200伏的外加电压下可靠使用。”

论文原文:DOI: 10.1063/1.4986508

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。Lisa Zyga


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

3.0
赞一个 (9)

TOTAL COMMENTS: 28+1

  1. 钢棍解师傅
    @4 months ago
    3508250

    连画师的碎碎念都没看懂

    [60] XX [0] 回复 [0]
  2. 脑子坏掉了
    @4 months ago
    3508254

    可以附加介绍下这个牛逼技术跟现在的半导体制冷板有什么区别吗?

    [23] XX [1] 回复 [0]
  3. 喵了个咪咪
    @4 months ago
    3508261

    2000温差?
    一个25度,一个2025度么?

    [16] XX [2] 回复 [1]
  4. Tentacle
    @4 months ago
    3508263

    我想过一个剧情,讲一个男人被牵连而获罪入狱。
    他在他的囚室里发现一处墙壁比较脆弱可以挖开。
    于是他耗时几个月终于挖穿了一条通往监狱仓库的通道,就在他决定越狱逃走的那天,突然仓库里出现了几个狱警。
    慌不择路之下他躲进了仓库的巨型冷藏室。很快他就因低温昏迷了。
    不知道过了多少岁月,终于有一天他慢慢苏醒了过来
    他发现监狱已经变成了一片废墟。视野所及之处没有人类的痕迹,只有废弃的公路和车辆、建筑物,以及无尽的原野。
    他运用自己的求生技能在这片原野上生存了下来,他种植作物,猎取野兽,生火,还给自己盖起了一间小木屋。
    不知又过了多久,就在他觉得是世界上最后一个人类的时候,小木屋门外响起了敲门声。
    他打开了门,两个穿制服的人站在门外。
    “先生,您因为私自携带火种,无证伐木,猎杀保护动物等多项罪名而被起诉,您被捕了。”

    [116] XX [11] 回复 [6]
  5. 3508265

    使用更好的材料……加油加油,绝对零度不是梦。

  6. iiadesuyo
    @4 months ago
    3508268

    2000度的温差,热端应该有暗红色的辐射吧

  7. o啊熊o
    @4 months ago
    3508270

    煎蛋娘怎么只有一只腿

  8. 3508280

    @脑子坏掉了: 个人感觉就是超级强化版的半导体制冷板。话说一到夏天,二哈就整天挂在制冷板上死活不肯下来了。

  9. 凤凰院凶真
    @4 months ago
    3508283

    -273.15℃~1726.85℃

  10. 3508289

    这。。。这就触及到我知识的盲区了

  11. CarShock
    @4 months ago
    3508294

    作为冰箱这种用途来说,根本不关心两端的温差有多大好么……按冷冻-20,室温30算,温差有50度以上就足够了。关键的是保持温差的能力和功耗。

    [12] XX [0] 回复 [0]
  12. 你听谁说的
    @4 months ago
    3508297

    2000度可能不是摄氏度吧。。。没有人的冰箱会涉及到那么高温度。。。2000华氏度大概一千多摄氏度,感觉还是用不到啊

  13. 清凉山张二狗
    @4 months ago
    3508298

    2000温差………在思考这玩意儿是先冻住我的冰棍儿还是先烧掉我的家……

  14. 3508304

    2K是2开尔文不是2000,否则单位哪去了……

    [34] XX [0] 回复 [1]
  15. 3508316

    Electrocaloric翻译成电热效应也不合适,电热效应只能让人想到焦耳定律那边

  16. hhhhhhha
    @4 months ago
    3508317

    为什么都纠结2000度,这个说的应该是制冷能力的极限吧,不需要这么大温差那中途关掉不就可以了

  17. 灰常毛
    @4 months ago
    3508324

    先把磁制冷普及开来……淘汰掉压缩机制冷

  18. 3508332

    左边那三种颜色的瓶子,生化奇兵?

  19. 3508371

    大概是相当于把电热偶反着用?

  20. 3508432

    对了,把refrigerator翻译成冰箱也不合适,是冷却器……

  21. 紫色涩柿子
    @4 months ago
    3508434

    想起当年用的PTC制冷块,功耗大得一逼,效率低得一逼,完全就是只有一点制冷能力的电热块(?乱)

    跟这篇文章的标题好相像

  22. 拜一刀
    @4 months ago
    3508544

    看原文的图,挺有意思的,两组电子制冷一个正转一个反转,一个升温一个降温,最后结果是一个点温度高一个点温度低
    不过想不明白为什么效率高

  23. NeoAtlantis
    @4 months ago
    3508619

    围观一群人看不懂热力学温度开尔文温标……就是两摄氏度的温差,但是温差最好用开尔文温标表示,就写成了2K.

    这个也不是电热效应,这类似一种我知道的磁性制冷技术,应该和改变分子级别上的自由度,以实现不同的热容量有关。

    我进来之前还以为是吸收制冷呢。

    [12] XX [0] 回复 [1]
  24. 大鼻子
    @4 months ago
    3508942

    嘟噜噜~

  25. 3509086

    两度的温差,离使用还早得很吧

  26. 3509335

    @喵了个咪咪: 应该是误会吧,2开尔文的温差相当于2摄氏度的温差

  27. 煎蛋文科生多
    @4 months ago
    3509431

    看顶部评论,我还以为我看错了呢
    才想2K难道不应该是2开尔文, 不该是2000°C啊

  28. 蓝色的Michael
    @4 months ago
    3509485

    两开不就是2摄氏度?不过做多层肯定会好些

发表评论


24H最赞