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晶體、噴射器和磁鐵——這就是讓冷卻變得更環保的方法嗎？

發布時間： 2023/6/21

　　在氣候變化肆虐的世界里，冷卻技術遠非奢侈品。它可以拯救生命、保持食物新鮮并確保家庭或辦公室的舒適。據國際能源署稱，從現在到2050年，每秒將售出10臺新空調。
　　但所有這些機器連續運行數小時會消耗大量電力。這些設備還往往含有制冷劑氣體，其對全球變暖的影響比二氧化碳高數千倍。氣體逐漸泄漏，包括在舊空調或冰箱被扔掉之后。
　　　

　　諷刺的是，為應對氣候危機而降溫實際上可能會使問題變得更糟。這就是為什么歐洲以及世界各地有多家初創公司正在研究新技術，以提高冷卻效率。他們正在想出一些不尋常的想法。
　　Barocal 聯合創始人澤維爾·莫亞 (Xavier Moya)在劍橋的一個實驗室擁有一臺原型機，可以對塑料晶體（有機分子晶格）施加壓力。這會產生強烈的冷卻效果，例如將溫度降低20度或30度。
　　“我們不使用氣體，因此不會泄漏，”莫亞說。Barocal目前擁有6名員工，并已籌集150萬英鎊的資金。
　　該技術依賴于這樣一個事實：固體制冷劑中的分子自然旋轉，但當施加壓力時，它們就會停止。“當你消除壓力時，分子想要再次旋轉，它們需要吸收能量——這就是它們冷卻的原因，”莫亞說。
　　他補充說，這個過程有點像液晶顯示器內部發生的情況。此類顯示器包含的分子在施加電場時會改變其方向，因此您可以看到計算器屏幕上出現的數字等。
　　莫亞表示，Barocal 的固體制冷劑可用于空調或冰箱內部，無論是家用還是商業規模。他聲稱該系統將非常高效。在制冷和供暖系統中，一千瓦時 (kWh) 的電力通常用于產生多千瓦時的熱能，稱為性能系數(COP)。例如，現代熱泵可能會讓您在家中獲得3的COP，這意味著每消耗kWh的電量就會產生3kWh 的熱量。
　　莫亞表示：“我們預計效率將提高兩倍或更高。”不過他補充說，他的公司距離發布商業產品還需要數年時間。
　　波蘭的Dynamic Air Cooling是另一家致力于消除制冷劑液體的初創公司。該公司擁有13名員工，已籌集350萬歐元資金，其中230萬歐元為贈款形式。
　　聯合創始人兼首席執行官帕維爾·帕納斯尤克(Pavel Panasjuk)表示，他的團隊在試驗噴氣發動機中使用的相同技術時或多或少是偶然想到了這個想法。
　　“我們創造了一個與迷你龍卷風非常相似的過程，”他說。他解釋說，正是空氣的扭曲和旋轉實現了冷卻效果，因為它將空氣中的熱能轉化為動能。Panasjuk補充道，該系統能夠可靠地將溫度降低約45度，并且在實驗中，該系統在0度到35度左右的起始溫度范圍內都有效。
　　一個棘手的方面是，目前還沒有確定特定輸出溫度的最終方法，因此該團隊正在開發一種控制單元來做到這一點。“有一個解決方案，”Panasjuk暗示道，他補充道，該系統的COP應該達到4左右。
　　他補充說，如果所有工程挑戰都得到解決，動態空氣冷卻技術希望從今天起最快一年內就能推出商業產品。該公司的目標是用于食品儲存和運輸的工業制冷。
　　德國的Magnotherm也決心讓冰箱變得更環保，但采用的是完全不同的技術。聯合創始人兼董事總經理Timur Sirman解釋說，他的初創公司的設備依賴于旋轉磁鐵。想象一下其中兩個，就像漢堡包一樣，位于“漢堡”的上方和下方，在這種情況下，“漢堡”是一種充滿孔隙的特殊鐵合金，可以通過它們泵送水。旋轉磁鐵產生的磁場具有冷卻金屬合金的作用，因此也能冷卻流經合金的水。
　　該噴射器公司擁有32名員工，迄今為止已籌集了630萬歐元，已經擁有一款小型商業產品——出租給活動組織者的冰箱。Sirman說，這款名為Polaris的冰箱可容納100至200杯飲料，但COP僅為1，效率不高。不過，他補充道，這個問題可以通過制造更大的冰箱來解決。
　　“冷卻能力與放入的材料量呈線性關系，”瑟曼說。因此，使用相同的電機和水泵，但使用更多的多孔鐵合金，該團隊希望在2024年實現更多的冷卻和高達5的COP。
　　原則上，相同的技術可以用于空調系統，盡管這不是 Magnotherm 目前的重點。希望他們的系統將用于商用冰箱，采用模塊化單元，每當客戶（例如超市）決定更新其硬件時，就可以將其取出并放入新冰箱中。
　　牛津大學馬丁學院未來冷卻項目研究員妮可·米蘭達(Nicole Miranda)表示，在冷卻領域看到如此多的創新真是“太棒了”。她強調，在未來幾年，被動冷卻技術——從讓我們身體保持涼爽的紡織品到增加市中心的遮陽——將與需要電力工作的技術一樣重要。
　　但她補充道，全球對空調和冰箱的需求確實巨大，因此現在開發可持續系統非常重要，該系統不會消耗過多的能源，也不會使用碳足跡高的材料建造。
　　還請考慮一下歐洲各地的許多房屋的設計從來都沒有考慮過夏季的炎熱。目前尚不清楚這些國家的能源系統是否能夠滿足未來幾年對冷卻技術不斷增長的需求。
　　“這是一個簡單的解決方案，只需去商店買一臺空調即可，”米蘭達說。“這對這些地方的電網來說是一個巨大的風險。”

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