重大突破！中國發明新製冷技術，從0.1℃到1.42℃的逆襲！

2025年1月30日，國際頂級期刊《焦耳》（Joule）發表了一項由中國科學家領銜的顛覆性研究——華中科技大學段江江教授團隊開發出全球首例基於鐵離子"變臉"特性的新型製冷技術。這項技術以70%的效率提升和僅需傳統空調5%的功耗的驚人資料，直接挑戰了沿用70年的壓縮機製冷體系，為全球製冷行業開闢了一條綠色革命之路。

一、傳統製冷：效率之困

自1950年代壓縮機製冷技術普及以來，全球空調、冰箱等裝置始終依賴同一原理：通過壓縮-膨脹循環驅動製冷劑相變吸熱。這種技術雖有效，但存在三大致命缺陷：

1. 能效低下：根據國際製冷學會資料，傳統製冷系統的理論性能係數（COP）上限為5，實際運行中僅為3-4；
2. 高能耗：國際能源署2024年報告資料，全球空調年耗電量超2兆度，佔社會總用電量的10%；
3. 環境危害：製冷劑中氟利昂類物質可產生比二氧化碳強數千倍的溫室效應，且存在洩漏風險。

有沒有一種技術可以既保證日常生活、工作的製冷需求，又可以避開上述致命缺陷呢？這幾十年以來，全球一直在研究、探索。

二、更好的製冷方式，從0.1℃到1.42℃的逆襲

如開頭所述，華中科大團隊最新提出的鐵電製冷技術，核心在於利用鐵離子（Fe²⁺/Fe³⁺）的氧化還原反應實現熱管理。

其工作原理可簡化為：

• 製冷階段：Fe³⁺吸收電子轉化為Fe²⁺時，從環境中吸收熱量，實現每克材料0.38焦耳的瞬時吸熱量；
• 放熱階段：Fe²⁺釋放電子回歸Fe³⁺時排出熱量。

然而，初期實驗效果僅能實現0.1℃溫降，遠未達到實用標準。研究團隊通過系統性最佳化，在三個關鍵維度實現突破：

實現性能突破的核心，在於發現乙腈-水混合溶劑的關鍵作用。當溶劑中乙腈佔比達40%時：

• 鐵離子電導率提升至2.1 S/cm，比純水體系提高8倍；
• 氧化還原反應活化能降低至0.18 eV，效率提升70%；
• 熱傳遞速率達到4.7×10⁻³ W/(m·K)，為傳統製冷劑的3.2倍。

這種"溶劑工程"策略，使得系統在0.11瓦/平方釐米的低功耗下，即可驅動14.3的理論COP值——這一數值是傳統空調的4.8倍（以COP 3計），甚至超越特斯拉熱泵系統（COP 4.5）。

這一發現以及核心技術的突破，意味著華中科大或將顛覆延續70年的傳統製冷方式。也許未來的空調可能只需要很小的電量就能讓你清涼一夏，電動汽車可能不再需要笨重的制冷系統，甚至你的手機和電腦可能會用這種技術來散熱。

三、從家電到航天器的無限可能

當然，這項熱電製冷技術還需要進一步完善。但據華中科技大學團隊段江江教授透露：他們正在開發各種製冷器原型，並尋求與創新企業合作，推動這項技術走向市場。

因而，如果技術實現產業化，將帶來多重變革：

1. 節能革命：按中國4.5億台空調保有量計算，全面替換後年節電量可達5400億度，相當於三峽電站5年發電總量；
2. 體積革新：製冷系統體積可縮小至傳統裝置的1/10，助力微型電子裝置散熱；
3. 環保突破：徹底淘汰氟利昂類製冷劑，每年減少1.2億噸二氧化碳當量排放（聯合國環境署預測資料）。

據瞭解，目前研究團隊已開發出5種原型製冷器，覆蓋從晶片級（1cm²）到建築級（10m²）的多場景需求。段江江教授透露：首款商用產品有望在2028年前面世，初期目標市場為資料中心冷卻和電動汽車溫控系統。

因此，這項來自中國的原創技術，正掀起一場靜默的能源革命。當鐵離子的"變臉"魔術走進現實，人類或將告別壓縮機的轟鳴時代，迎來"零碳製冷"的新紀元。 (飆叔科技洞察)