2023年1月30日，研究人员在Cell Press期刊《Joule》上发布了研究结果，表明一种新的高效环保制冷技术可能很快问世。这项创新依赖于热电化学电池，通过可逆的电化学反应产生冷却效果。与传统制冷方法相比，热电化学制冷不仅更具成本效益，而且对环境更有利，因为它所需的能量显著减少。其多样的特性意味着它可以应用于从个人制冷设备到工业系统的广泛用途。
来自中国武汉华中科技大学的高级作者段江江表示：“热电化学技术将成为我们生活的一部分，无论是作为清洁电力还是低能耗制冷解决方案，研究和商业领域都应该关注这一点。”
热电化学电池利用可逆电化学反应产生的热量来发电。通过逆转这种方法——施加外部电流以启动电化学反应——可以产生冷却能力。早期研究表明，热电化学电池的冷却能力有限，但段的团队通过改进参与过程的化学物质，显著增强了这一潜力。
段解释道：“尽管过去的研究主要集中在初始系统设计和数值模拟上，我们提出了一种逻辑和通用的热电化学电解质设计策略，达到了前所未有的冷却性能，准备好了实际应用。”
冷却电池利用与溶解铁离子的电化学氧化还原反应。在反应的一个部分，铁离子释放一个电子并吸收热量（Fe3+ → Fe2+），而在另一个部分，它们接受一个电子并释放热量（Fe2+ → Fe3+）。冷却效果来自于第一次反应中吸收的热量，而热沉则去除第二次反应中产生的热量。
通过调整电解液中的溶质和溶剂，研究人员显著增强了水电化学电池的冷却能力。他们使用了一种含有高氯酸盐的水合铁盐，使铁离子的溶解和分离效果比以前研究过的其他铁盐（如铁氰化物）更有效。通过使用基于腈的溶剂而不是纯水，他们将水电化学电池的冷却能力提高了70%。
改进的系统成功地将周围电解液冷却了1.42 K，与早期热电化学系统微不足道的0.1 K能力相比，展现出显著的进步。
未来，团队计划进一步完善其系统设计，并探索潜在的商业用途。
段指出：“虽然我们的增强型电解质适用于商业用途，但在系统级设计、可扩展性和稳定性方面仍需更多努力，以促进这一技术的实际应用。我们计划通过研究新机制和先进材料，继续增强热电化学冷却性能。我们还专注于开发各种制冷原型，以便进行潜在应用，并渴望与创新公司合作，推动热电化学技术的商业化。”
