2019-10-10 05:38:01
电子固体可以减少冰箱和空调中的碳排放

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剑桥大学的研究人员已经确定了一种有希望的替代物,该替代物可替代大多数冰箱和空调中使用的有毒易燃温室气体。

该设备基于由氧气和三种金属元素(称为PST)构成的材料层,它显示出最大的电热效应(施加电场时温度会发生变化),但在足够大的物体中可以观察到其冷却能力。

研究结果发表在《自然》杂志上,可用于开发高效固态冰箱和空调,而无需使用笨重且昂贵的磁体。

“当面临气候变化之类的挑战并将碳排放量减少到零净值时,我们倾向于专注于我们如何产生能量,这是正确的,但是至关重要的是,我们还要关注能源的消耗,”作者来自剑桥大学材料科学与冶金学系的Xavier Moya博士。

当前,制冷和空调消耗的能源占全球总能源的五分之一,而且随着全球温度的持续升高,需求只会持续上升。此外,当前大多数冰箱和空调中使用的气体是有毒的,高度易燃的温室气体,当它们泄漏到空气中时,只会加剧全球变暖的问题。

研究人员一直在尝试通过用诸如magnetic之类的固态磁性材料代替这些气体来改善冷却技术。然而,由于热变化是由永磁体产生的有限磁场驱动的,因此原型设备的性能迄今受到限制。

在今年早些时候发表的研究中,由剑桥领导的同一个小组确定了一种廉价,可广泛获得的固体,当受到压力时,该固体可能会与传统的冷却剂竞争。但是,为制冷应用开发这种材料将涉及许多新的设计工作,这是剑桥团队正在追求的。

在当前工作中,热变化由电压驱动。 Moya说:“从工程角度来看,使用电压代替压力来驱动冷却更为简单,并且无需磁铁即可重新利用现有的设计原理。”

剑桥大学的研究人员与哥斯达黎加和日本的同事合作,使用了高质量的PST层和夹在中间的金属电极。这使PST能够承受更大的电压,并在更大的温度范围内产生更好的冷却效果。

共同作者尼尔•马瑟尔教授(Neil Mathur)说:“用性能更好且不需要永磁体的材料代替电磁冰箱的原型,对于那些目前正在尝试改进冷却技术的人来说,可能是一个改变游戏规则的事情。”

将来,该团队将使用高分辨率显微镜检查PST的微观结构,并对其进行进一步优化,以施加更大的电压。

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