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从0.1℃到1.42℃，中国制冷技术重大突破
1月31日，华中科技大学研究人员在 Cell Press 细胞出版社旗下期刊 Joule 上发表论文称，一种更高效、更环保的制冷方式即将问世。这项新技术是基于热原电池，其通过可逆的电化学反应产生冷却效果。热电制冷比其他方法更便宜、更环保，因为它需要更低的能量输入，而且，它的可扩展性意味着其可以用于各种应用：从可穿戴冷却设备到工业级场景。
热电技术值得关注
“热电技术正在以清洁电力或低功耗冷却的形式进入我们的生活，研究领域和商业领域都应该关注。” 论文通讯作者、华中科技大学教授段将将说。
热原电池制冷原理与突破
热原电池利用可逆电化学反应产生的热量来产生电能。理论上，将这一过程反过来 —— 施加外部电流来驱动电化学反应 —— 就能产生冷却能量。先前的研究表明，热原电池产生冷却作用的潜力有限，但段将将团队通过优化相关化学物质显著提高了这种潜力。
“以前的研究主要集中在原始系统设计和数值模拟上，这次我们开发了一种热电电解质设计新策略，使其具有创纪录的高冷却性能，可能可用于实际应用。” 段将将说。
制冷热力学电池反应机制
这种制冷热力学电池是基于涉及溶解铁离子的电化学氧化还原反应。在一个反应阶段，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+）。第一个反应产生的功率会冷却周围的电解质溶液，而第一个反应产生的热量则通过热沉移除。
提高电池冷却能力的方法
通过调整电解质溶液中的溶质和溶剂，研究人员能够提高电池的冷却能力。他们使用了一种含有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，高氯酸盐有助于铁离子更自由地溶解和分离。通过将铁盐溶解在含有腈的溶剂中，而不是纯水中，研究人员能够将液态电池的冷却能力提高 70%。
系统优化成果与未来计划
该优化后的系统能够使周围电解液的温度降低 1.42 K，与之前已发表的热电化学系统的 0.1 K 制冷能力相比，是一个巨大的改进。展望未来，该团队计划继续优化设计，同时研究潜在的商业应用。
“虽然相关电解质在商业上是可行的，但要促进这项技术的实际应用，还需要进一步提升系统层面设计、可扩展性和稳定性等方面。” 段将将说，“在未来，我们的目标是通过探索新的机制和先进的材料，不断提高热电冷却性能。我们也在尝试开发适合不同潜在应用场景的冰箱原型，并寻求与创新公司合作，以促进热电技术的商业化。”
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