研制“固~液”致冷(暖)器的設(shè)想

我們知道可以利用半導(dǎo)體器件制作致冷器，其基本原理是所謂的帕爾帖效應(yīng)。但是半導(dǎo)體器件制作成本高，且效果也未必如意。我們換個(gè)角度看所謂的帕爾帖效應(yīng)，以便尋找更高效的致冷方法。當(dāng)不同的物質(zhì)接觸時(shí)，由于對電子的作用能力不同而形成接觸電場，如果流經(jīng)的電流與此接觸電場反向，則此電場將對外輸出能量，該電場輸出的這種能量來自熱能，即在這一過程中，接觸電場依附的物質(zhì)的熱勢能轉(zhuǎn)換成電勢能輸出，因而使該處溫度下降;如果流經(jīng)的電流與接觸電場同向，則接觸電場成為消耗電能的負(fù)載，在此過程中，電勢能將轉(zhuǎn)換成熱勢能，從而使接觸電場依附的物質(zhì)溫度升高。在半導(dǎo)體致冷器中，這兩種現(xiàn)象被看成熱能從一端轉(zhuǎn)移至另一端釋放。所以，只要制作合適的接觸電場就可以獲得高效致冷方法。用固體與固體接觸制作實(shí)用的大面積接觸電場難度大，而只有增大接觸電場面積才可能使熱勢能轉(zhuǎn)換成電勢能的功率提高，從而提高整體的制冷功率。半導(dǎo)體器件很難制作實(shí)用的大面積接觸電場。我們的思維不必局限在固體領(lǐng)域，液體與固體接觸，也可以形成接觸電場，并且很容易獲得實(shí)用的大面積的接觸電場。所以完全可以考慮用液體與固體接觸制作實(shí)用的制冷器。只要選擇合適的液體和固體，就可以滿足這一要求。這樣的固液制冷器有什么特點(diǎn)呢?我概括有以下幾點(diǎn)：1.由于液體的導(dǎo)熱性能好，液體的一端吸熱，而另一端放熱，所以液體中間必須有一定的隔熱裝置，才能提高制冷效率;2.必須考慮液體的和固體的長期穩(wěn)定性;3.這是一種低壓、大電流致冷工作方法，所以要制作合適的大電流源;4.如果將電流反向，就可以實(shí)現(xiàn)致暖效應(yīng)，而不需要特別的產(chǎn)熱元件，且效率比直接電加熱更高。