制冷技术70年没有进步 但这一突破正在改变一切

科学家们增强了热电偶制冷的能力，这是一种利用电化学反应的冷却方法。通过改进电解质成分，他们显著提高了效率，使其成为从可穿戴技术到工业系统等冷却应用中一种前景广阔的低能耗替代方法。

通过优化电化学反应、提高效率并扩大其实际用途，热电解质制冷技术的突破可使制冷变得更便宜、更环保。 (热电偶制冷器原型）。

科学家们推出了一种前景广阔的新型冷却技术，它可能比传统制冷技术更高效、更环保。 这项研究于1月30日发表在《细胞》（Cell Press）旗下刊物《焦耳》上，探讨了利用可逆电化学反应产生冷却效果的热电制冷技术。 与传统的冷却系统相比，这种方法所需的能量要少得多，因此既经济又可扩展，适用于从个人冷却设备到大规模工业用途的各种应用。

"热电半导体制冷技术即将以清洁电力或低功耗制冷的形式进入我们的生活，研究界和商业界都应给予关注，"资深作者、中国武汉华中科技大学的段江江说。

热电偶电池通常通过可逆的电化学反应将热量转化为电能。 通过逆转这一过程--应用外部电流驱动这些反应--科学家们可以产生冷却效果。 虽然之前的研究表明冷却潜力有限，但段晓东的团队通过改进系统的化学成分，大大提高了性能，为实际应用开启了新的可能性。

段说："以往的研究大多集中在原始系统设计和数值模拟上，而我们报告了一种合理而通用的热电偶电解质设计策略，实现了创纪录的冷却性能，有可能用于实际应用。"

冷却热动力电池基于涉及溶解铁离子的电化学氧化还原反应。 在反应的一个阶段，铁离子失去一个电子并吸收热量（Fe3+ → Fe2+ ），而在另一个阶段，铁离子获得一个电子并释放热量（Fe2+ → Fe3+ ）。 第一个反应产生的能量会冷却周围的电解质溶液，而第一个反应产生的热量会被散热器带走。

通过调整电解质溶液中使用的溶质和溶剂，研究人员提高了水伽伐尼电池的冷却能力。 他们使用了一种含高氯酸盐的水合铁盐，与之前测试过的其他含铁盐（如铁氰化物）相比，这种铁盐有助于铁离子更自由地溶解和解离。 通过将铁盐溶解在含有腈类而非纯水的溶剂中，研究人员能够将水力发电池的冷却功率提高 70%。

优化后的系统能够将周围的电解质冷却 1.42 K，与之前公布的热电解系统 0.1 K 的冷却能力相比，这是一个很大的进步。

展望未来，研究小组计划继续优化他们的系统设计，同时也在研究潜在的商业应用。

"虽然我们的先进电解质具有商业可行性，但要促进这项技术的实际应用，还需要在系统级设计、可扩展性和稳定性方面做出进一步努力。未来，我们的目标是通过探索新的机制和先进材料，不断提高热电解冷却性能。 我们还在尝试开发面向潜在应用场景的各种冰箱原型，并寻求与创新公司合作，促进热电半导体制冷技术的商业化。"

编译自/ScitechDaily