2025年1月30日，國(guó)際頂級(jí)期刊《Joule》發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究：中國(guó)科學(xué)家開發(fā)出一種全新制冷技術(shù)，有望顛覆延續(xù)70年的傳統(tǒng)制冷方式。這項(xiàng)來(lái)自華中科技大學(xué)的研究，讓制冷效率提升70%，僅需傳統(tǒng)空調(diào)5%的功耗就能實(shí)現(xiàn)降溫！

聽起來(lái)似乎不可思議，要理解這個(gè)突破，我們得先回到1950年代。

從那時(shí)到現(xiàn)在的70年多年，我們的空調(diào)、冰箱都在用同一種方式制冷：通過(guò)壓縮機(jī)壓縮制冷劑，再讓它膨脹時(shí)吸收熱量。這就像用手捏橡皮球再松開，球會(huì)變涼一樣。這種方式雖然有效，但需要大量電力，還會(huì)產(chǎn)生噪音，更重要的是——制冷劑會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。

那么，有沒有更好的制冷方式？

華中科技大學(xué)段江江教授團(tuán)隊(duì)給出了答案：利用鐵離子的"變臉"特性來(lái)制冷。聽起來(lái)很神奇？讓我們一探究竟。

在他們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，鐵離子會(huì)在兩種狀態(tài)間切換：Fe2?和Fe3?。就像變魔術(shù)一樣，當(dāng)Fe3?吸收電子變成Fe2?時(shí)，會(huì)從周圍"偷"走熱量，產(chǎn)生制冷效果；當(dāng)Fe2?失去電子變回Fe3?時(shí)，又會(huì)釋放熱量。通過(guò)控制這個(gè)過(guò)程，就能實(shí)現(xiàn)持續(xù)制冷。

但故事并沒有這么簡(jiǎn)單。早期的實(shí)驗(yàn)中，這種方法只能降溫0.1度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?qū)嵱谩F(tuán)隊(duì)面臨著一個(gè)重大難題：如何提高制冷效率？

關(guān)鍵突破來(lái)自于一個(gè)意想不到的地方：溶劑的選擇。研究人員發(fā)現(xiàn)，如果在水中加入特定的有機(jī)溶劑（腈類化合物），鐵離子的"變臉"效率會(huì)大大提高。這就像給鐵離子創(chuàng)造了一個(gè)更理想的"舞臺(tái)"，讓它能更自如地表演。

最終的結(jié)果令人振奮：

制冷效率提升70%

僅需0.11瓦/平方厘米的輸入功率

可以實(shí)現(xiàn)1.42度的溫度降低

理論性能系數(shù)高達(dá)14.3

這意味著什么？想象一下：未來(lái)的空調(diào)可能只需要很小的電量就能讓你清涼一夏，電動(dòng)汽車可能不再需要笨重的制冷系統(tǒng)，甚至你的手機(jī)和電腦可能會(huì)用這種技術(shù)來(lái)散熱。

當(dāng)然，這項(xiàng)熱電制冷技術(shù)還需要進(jìn)一步完善。段江江教授表示，他們正在開發(fā)各種制冷器原型，并尋求與創(chuàng)新企業(yè)合作，推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)走向市場(chǎng)。

這是一場(chǎng)制冷革命的開始。也許在不久的將來(lái)，我們就能告別傳統(tǒng)的壓縮機(jī)制冷，迎來(lái)一個(gè)更節(jié)能、更環(huán)保的清涼時(shí)代。

讓我們期待這項(xiàng)中國(guó)原創(chuàng)技術(shù)早日走進(jìn)千家萬(wàn)戶，為全球節(jié)能環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)一份力量！

參考文獻(xiàn)：

“Solvation entropy engineering of thermogalvanic electrolytes for efficient electrochemical refrigeration” by Yilin Zeng, Boyang Yu, Ming Chen, Jinkai Zhang, Pei Liu, Jinhua Guo, Jun Wang, Guang Feng, Jun Zhou and Jiangjiang Duan, 30 January 2025, Joule. DOI: 10.1016/j.joule.2025.101822