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科學(xué)家展示新的固態(tài)制冷劑材料 有望實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的冷卻

  盡管冰箱和空調(diào)很有用,但它們用作制冷劑的氣體會泄漏到大氣中,成為氣候變化的主要因素。現(xiàn)在,哈佛大學(xué)的工程師們展示了一種新的冷卻設(shè)備原型,它使用一種固態(tài)材料作為制冷劑

  像冰箱和空調(diào)這樣的設(shè)備從材料的相變循環(huán)中獲得其冷卻能力。在氣態(tài)形式下,制冷劑通常是一種氫氟碳化物(HFC),將從其周圍吸收熱量,從而冷卻一個房間或冰箱內(nèi)部。然后,這種氣體進(jìn)入壓縮機(jī),將其壓縮,變成液體,并釋放出儲存的熱量,排放到外面。隨著壓力的降低,液體被允許膨脹成氣體,再次開始循環(huán)。這就是所謂的壓卡效應(yīng)。

  這是一個有效的過程,幾十年來一直為我們服務(wù),但是這些氫氟碳化物在使用過程中,如果被損壞,以及在被移動或處理時,會從設(shè)備中泄漏出來。一旦進(jìn)入大氣層,它們是比二氧化碳更有力的氣候變化驅(qū)動因素,因此找到減少這些排放的方法是環(huán)境行動計(jì)劃的一個關(guān)鍵部分。

  仍然可以進(jìn)行壓卡效應(yīng)的固體制冷劑可以幫助解決這個問題。這項(xiàng)新研究從一個被稱為金屬鹵化物鈣鈦礦的類別中發(fā)現(xiàn)了一種有希望的材料,這種材料作為新一代的太陽能電池材料已經(jīng)很出色。在這種情況下,這種材料可用于冷卻,其方式與那些在液態(tài)和氣態(tài)之間切換的材料基本相同,只是它在這兩個形態(tài)下都是固體。

  這些固體制冷劑材料的秘密在于其原子結(jié)構(gòu)。通常情況下,它們是由長長的柔性分子鏈組成的,是無序的,有點(diǎn)軟綿綿的,但在壓力下,它們會變硬,變成更有序的狀態(tài),在這個過程中釋放熱量。釋放壓力,它們可以再次從周圍環(huán)境中吸收熱量。雖然這兩種形態(tài)都是固體,但該團(tuán)隊(duì)將這種過渡比作部分融化的蠟。

  該團(tuán)隊(duì)用一個原型設(shè)備展示了這個想法。固體制冷劑與水或油等惰性液體一起被裝入一個金屬管。一個液壓活塞對液體施加壓力,這反過來又將其傳遞給制冷劑。液體也有助于將熱量從系統(tǒng)中轉(zhuǎn)移出去。

  該系統(tǒng)顯示了前景,但該團(tuán)隊(duì)表示仍有一些問題需要解決。首先,所涉及的壓力在液壓系統(tǒng)中是可能的,但對于消費(fèi)者設(shè)備來說有點(diǎn)太高了--大約2900 psi,而傳統(tǒng)空調(diào)的最高壓力是150psi。其他特定的材料也可能更好地傳導(dǎo)熱量。

  其他科學(xué)家已經(jīng)研究了使用塑料晶體或形狀記憶合金作為潛在的固態(tài)制冷劑。隨著更多的工作,這類新材料可以幫助使冷卻設(shè)備更加環(huán)保。

標(biāo)簽: 制冷劑  

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