摘要：从酷热的夏季到严寒的冬季，空调以其无与伦比的舒适性，深深地嵌入了每个人的生活。然而，全球气温不断攀升之际，人们也逐渐意识到，空调不仅是降温的利器，还是能源消耗的大户、温室气体排放的罪魁祸首。

从酷热的夏季到严寒的冬季，空调以其无与伦比的舒适性，深深地嵌入了每个人的生活。然而，全球气温不断攀升之际，人们也逐渐意识到，空调不仅是降温的利器，还是能源消耗的大户、温室气体排放的罪魁祸首。

就在这时，一项来自华中科技大学段将将教授团队的创新技术悄然崭露头角，它相较传统的制冷手段，可以提升70%的效率，有望颠覆全世界的现有制冷方式。

这种技术到底是什么？未来空调会被淘汰吗？

2025年1月30日，一篇在《JOULE》期刊在线发布的论文引起了全球学术界的广泛关注。

这项由中国段将将教授团队主导的研究，揭示了热电化学制冷技术的最新突破。

作为能源与环境领域的顶级期刊，《Joule》不仅致力于报道全球最前沿的能源技术，而且关注那些具有重大应用潜力的科学发现。它的影响力不言而喻。

传统的制冷技术已经经历了70年的发展，然而，其核心依旧是通过蒸气压缩循环原理来完成制冷的。这种方式虽然实现了制冷的普及，却也带来了许多环境隐患，尤其是使用氟利昂等制冷剂所产生的温室效应。

过去几年，全球气候变暖的趋势越来越严重，联合国气候变化大会（COP）中，越来越多的国家开始提出逐步淘汰传统制冷剂的目标。

2016年，全球通过《蒙特利尔议定书》基加利修正案，要求各国逐步淘汰如HFCs这类温室效应强烈的制冷剂。而这一转型，恰为中国科研团队突破传统制冷技术瓶颈提供了契机。

热电化学制冷技术正是基于这一背景下应运而生的。与传统的压缩机系统不同，这种新型制冷技术依靠电解质中的氧化还原反应来实现热量的吸收和释放，不依赖任何对环境有害的冷媒。其工作原理是利用电流通过电解质时，发生电化学反应，导致电解质吸热或者放热，从而达到制冷效果。

最令人惊讶的是，这一技术不仅能消除传统空调对环境的危害，还能大幅度提升能效，甚至有潜力在未来节省大量能源。

当前，这项技术仍处于实验阶段，但段将将教授团队已经取得了可喜的成果。根据最新的研究数据，热电化学制冷技术的能效系数（COP）高达14.3，显著高于传统空调的3至6之间的范围。

简单来说，这意味着，如果这项技术广泛应用，未来空调的能效将得到显著提升。对于日常生活中的家庭而言，意味着什么呢？

以北京为例，炎热的夏季，空调是家庭用电的重头戏。如果采用热电化学制冷技术，空调的用电量有可能减少50%以上，这无疑能为每个家庭带来不小的节能与经济收益。

而且，除了显著的节能效果，热电化学制冷技术还有一个与传统制冷方式截然不同的优势：环保。因为不使用制冷剂，不会有有害气体排放，因此它不仅能够节省能源，也不会对大气层造成任何污染。这项技术或许成为未来空调领域的“救世主”，不仅解决了空调的高能耗问题，也为环境的可持续发展提供了切实可行的解决方案。

不过，科技再先进，也需要时间来完善和普及。热电化学制冷技术目前面临的一个主要挑战就是其冷却效果的提升。实验中，尽管研究人员已经实现了1.42K的降温，但这一温差相较于传统空调的巨大冷却能力而言，仍然显得不够“强大”。

此外，热电化学制冷系统的工作原理虽然创新，但在实际应用中仍需要更多的优化工作，包括系统的稳定性、长时间使用的耐久性等。因此，虽然这项技术在理论上能够取代传统空调的制冷功能，但要实现完全替代，还需要解决一系列技术难题。

不过，这并不意味着我们应该对这项技术的未来失去信心。相反，它为未来提供了无限的可能。如果在未来几年内，相关技术能够得到不断优化和改进，热电化学制冷技术不仅能够与传统制冷技术并肩作战，甚至可能成为新的制冷行业标准。

中国科研团队的最新突破无疑是热电化学制冷技术走向成熟的关键所在。团队通过引入溶剂化熵工程，成功解决了传统Fe2+/3+电解质在反应中能效不高的问题。

他们通过引入过氯酸根离子（ClO4−）和腈类溶剂，优化了电解质的溶剂化结构，不仅提升了电解质的比热容，还极大地提高了制冷效果。实验数据显示，冷却功率提升了约70%，理论上COP可达到14.3，制冷效果得到了显著改善。这一创新的研究成果为实现大规模应用铺平了道路。

早在2023年，中国科学院物理研究所的科研人员通过多次实验，成功地将这种技术应用于小型冷却设备，并测试其制冷效果。

在某些特定情况下，制冷系统不仅能够满足高效能需求，还展现出了比传统空调更加稳定和持久的制冷效果。这个突破为未来大规模生产提供了可行性，特别是对于高效节能的智能空调、可穿戴制冷设备等领域。

热电化学制冷技术不仅局限于空调行业，它的应用前景可谓广阔。首先，它在家用空调、中央空调、冰箱等家电设备中的应用前景巨大。传统空调不仅消耗大量能源，还伴随着高温高湿的环境污染，尤其是在夏季高峰期，空调的用电量和碳排放是非常惊人的。

如果这种新技术能够普及，家庭空调的用电量可能会大幅减少，甚至能够帮助中国在2030年实现碳达峰目标，2040年实现碳中和。

其次，除了家电领域，热电化学制冷技术的应用在新能源汽车行业同样具有革命性的潜力。以电动车为例，电池的散热问题一直困扰着汽车产业。传统空调系统不仅占用车内空间，还会消耗大量电池能量，导致续航里程下降。而新型热电化学制冷技术，凭借其高效的制冷能力，能够在保证低能耗的同时高效解决电池散热问题，为新能源汽车的普及铺平道路。

电池温度的稳定性直接影响到电动车的续航能力和电池寿命。如果未来能够在车内应用热电化学制冷系统，汽车行业或许将迎来一场革命。

段将将教授团队在这一领域的突破，标志着中国在全球科技创新的浪潮中占据了越来越重要的地位。热电化学制冷技术不仅为解决全球能源危机、应对气候变化提供了可能，也为我们带来了更加绿色、智能和高效的生活方式。

或许在不久的将来，我们每个人都能拥有一台更节能、更环保的空调；每辆电动车也能更加高效地行驶，长时间地保持最佳性能。

科技的力量是无穷的，特别是在全球关注环保和可持续发展的大背景下，中国的科技创新无疑为世界提供了一个值得期待的未来。我们期待这项新技术早日走出实验室，普及到千家万户，真正实现绿色制冷，让我们的生活更加舒适，也更加环保。

参考资料：

JOULE 2025-01-30 《Solvation entropy engineering of thermogalvanic electrolytes for efficient electrochemical refrigeration》

来源：Hi科普啦