施一公“依靠科学跨难关”,碳中和亮出钳温器不用电空调之利剑

110310 0 0 0 关键词: 制冷技术   

2021
08/25
16:14
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在近日西湖大学开学典礼上,校长施一公院士勉励新生,要勇于质疑学术权威和传统科学观点;要敢于发出“天问”,不断探索科技的前沿、拓展认知的边界;在当下浮躁、功利的社会环境中静下心来做真正有长远意义的事情。回顾2020年初以来,疫情对世界的冲击时,施一公表示,面对“世界怎么了,我们怎么办”这个追问,他的答案是:唯有通过人类的协同努力才能应对重重挑战,只能依靠科学的力量才能跨越道道难关!”

中能供热网报道:在近日西湖大学开学典礼上,校长施一公院士勉励新生,要勇于质疑学术权威和传统科学观点;要敢于发出“天问”,不断探索科技的前沿、拓展认知的边界;在当下浮躁、功利的社会环境中静下心来做真正有长远意义的事情。回顾2020年初以来,疫情对世界的冲击时,施一公表示,面对“世界怎么了,我们怎么办”这个追问,他的答案是:唯有通过人类的协同努力才能应对重重挑战,只能依靠科学的力量才能跨越道道难关!”

施一公院士谈到的新冠疫情问题,不是一个简单的孤立问题,这两年频繁的疫情、极端气候都指向一个深层次的原因,那就是全球变暖。仅仅因为冰川在消融,冰封几百万年的古生物遗骸暴露,各种未知病毒的潘多拉魔盒随之就被人类自己打开,新冠疫情已经让人类见识了病毒的凶险。

全球变暖形势逼人,传统空调技术的高耗电、高碳排放,使之成为温室气体排放、全球变暖加剧的一个重要源头。正如施一公所言的依靠科学跨难关,传统空调技术被颠覆是遏制全球变暖的题中之意。钳温器专利技术作为一种不用电空调技术,具备颠覆传统空调技术的潜质,早日社会化应用,可以成为碳中和技术的利剑。

钳温器专利技术同时获得两个授权【废热钳制控制方法与自源式钳温器、车辆(发明专利,专利号:ZL201710275353.6)和自源式废热钳温器和车辆(实用新型专利,专利号:ZL201720439289.6 )】,“钳温”概念是一种新的制冷方式,“自源.钳温”是“不用电制冷”生活化表达,是法律意义上的“不用电空调”。

钳温器是从制冷功能这个原点开始,就形成了一条迥异于传统空调的技术路径——“钳温”过程同时既“自源钳温”又“废热发电”,是“嵌合性”制冷过程,颠覆了传统空调的逆卡诺循环技术基础。钳温就是以“热转化”方式去直接制冷固、液体目标物,固、液体目标物再迭代制冷所封闭的气体目标物,钳温过程间接等效出传统空调“制冷空气”的功能。

百年来,传统空调耗费外部电能、通过“热交换”去制冷封闭空间内空气,这样的的“空调”概念被钳温器所突破。钳温器比传统空调多出了可以钳温、且直接钳温固、液体目标物的优势,应用场景也因此远远超越“空调”。

钳温器发挥了热管、相变材料、热电转化的与热能相关的不同优势:1、热管导热能力远远优于金属铜的超导热;2、固-固、固-液相变材料潜热状态的大储热量和温度平台;3、热电转化部件把热能转化为非热的电能。钳温器是把“热管、固-固、固-液相变材料、热电转化部件”组合起来,形成“钳温”的系统功能,构造了“高温向低温传递热量”的路径,来实现目标物自行被制冷的功能——目标物废热被热管快速导出、废热再被导入潜热状态的相变材料中大量暂储、相变材料中暂储的废热最后被热电转化部件转化为电能处理掉”,至此完成一个钳温过程。“快导出、多暂储、转化掉”,该过程循环往复,直至将目标物钳温到人为设定温度。

钳温器亮剑,就是如施一公对新生的期待,“勇于质疑学术权威和传统科学观点,而不是不加思辨地接受和认同”,不用电空调是可以实现的、可以遏制全球变暖的碳中和技术,传统空调并非不可撼动;钳温器亮剑,就是在追求真理的路上“虽千万人吾往矣”,敢于匡正不用电空调研发的不良氛围。

当前,空调科技行业先天优势的资源禀赋,却没有仰望星辰大海,已经只有企业没有科技了,只有利润的追求、市场的得失,对探索不用电空调的使命,有的装聋作哑,闷声内卷传统空调的既有市场;有的虚张声势,工于练嘴,把探索异化成博彩头的走秀。这就造成,一方面碳中和在呼唤不用电空调技术,另一方面探索不用电空调的社会资源在闲置、在浪费。

钳温器的瓶颈在热电转化部件,已经商品化的温差发电对钳温器工作环境有温差要求,并非理想选择,如下无温差热电转化技术,充分保证了钳温器的“不用电空调”或者“发电空调”功能。

1、热电电容器用作钳温器的热电转化部件

热电电容器可以直接把低温废热转化成电能,它“可以在等温条件下操作的同时执行热能-电流转换,而无需使用热梯度或热循环”、它“还可以在0℃至200℃的温度范围内在等温条件下操作”。热电电容器这样的无温差工作特点,和可以在不低于0℃的环境中热电转化,用作热电转化部件,就使钳温器赢得了普适性应用和不低于0℃“任性”下限的钳温幅度;

2、石墨烯电池可以无温差热电转化,能够用作钳温器的热电转化部件

有报导表明,物理学家已经制造出一种石墨烯电池,它可以从溶液中离子的热运动中获取能量——在室温下,离子在水溶液中的热速度为每秒数百米,这个过程或有产生电流的潜力。香港理工大学的团队创造了一个由LED组成的电路,通过一些电线连接到石墨烯条上。他们只是把石墨烯放在氯化铜溶液中,LED灯亮了,6条石墨烯串联电路就达到2V来让LED发光。铜离子带着双重正电荷,溶液室温下的热能使它们以每秒300米的速度通过溶液自身。这时有一个离子撞击石墨烯带时,碰撞产生的能量足以将一个离域电子踢出石墨烯,这个电子有两种选择:离开石墨烯带与铜离子结合或者穿过石墨烯带进入电路,石墨烯中的电子迁移率比溶液中的要高得多,所以电子自然会选择通过电路的路径,于是LED就被点亮了。被释放的电子更喜欢穿过石墨烯表面……而不是进入电解质溶液。这就是产生电压的方式。

所以,这个装置产生的能量来自于周围的热量,即这种电池只靠环境热提供动力。团队表示,通过加热溶液和超声波加速铜离子可以增加电流,该石墨烯电池仅在室温下就能运行20天。

无温差热电转化技术用于钳温器,钳温器不再存在瓶颈,而成为一种性能全面优于传统空调的不用电空调。作为基础性制冷新技术,它就会激发出更多潜在的钳温需求,形成社会化、全球化应用,市场的“无形之手”就虚拟了一个钳温地球的巨钳温器。巨钳温器同样嵌合了两个“碳中和”技术手段,是属于地球的不用电空调,宛如行星版的戴森球包裹着地球,可以让地球既“自源钳温”又“废热发电”,钳温器技术就是在“亮剑”遏制全球变暖!

施一公激励新生时,对中国的航天事业探索宇宙取得的辉煌充满自豪,对量子计算、人工智能、基因编辑、可再生能源等等研究领域的新突破充满期待。他表示,科技创新毫无疑问是引领未来的关键变量。
 
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