นักวิจัยจาก Johns Hopkins ได้บรรลุความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริก โดยเพิ่มประสิทธิภาพของ Peltier cooler แบบดั้งเดิมได้เกือบสองเท่า อย่างไรก็ตาม ชุมชนเทคโนโลยียังคงมองในแง่ดีอย่างระมัดระวังเกี่ยวกับผลกระทบในโลกแห่งความเป็นจริง เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้ยังคงล้าหลัง heat pump แบบดั้งเดิมอย่างมีนัยสำคัญในด้านประสิทธิภาพโดยรวม
เทคโนโลยี CHESS (Controlled Hierarchically Engineered Superlattice Structures) ใหม่นี้เป็นผลจากการวิจัยเป็นเวลาสิบปีในด้านวัสดุที่ออกแบบในระดับนาโน แม้ว่าการปรับปรุงประสิทธิภาพ 100% จะฟังดูน่าประทับใจในทางทฤษฎี แต่การอภิปรายในชุมชนเน้นย้ำถึงการตรวจสอบความเป็นจริงที่สำคัญเกี่ยวกับข้อจำกัดพื้นฐานของการระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริก
การปรับปรุงประสิทธิภาพเทคโนโลยี CHESS :
- ประสิทธิภาพระดับวัสดุ: การปรับปรุงประมาณ 100% เมื่อเทียบกับวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกแบบดั้งเดิม
- ประสิทธิภาพระดับอุปกรณ์: การปรับปรุง 75% ในโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก
- ประสิทธิภาพระดับระบบ: การปรับปรุง 70% ในระบบทำความเย็นแบบบูรณาการ
- การใช้วัสดุ: 0.003 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อหน่วย (ขนาดเท่าเม็ดทราย)
- การผลิต: ใช้วิธีการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ MOCVD ที่มีอยู่แล้ว
ความก้าวหน้าด้านประสิทธิภาพพบกับการตรวจสอบความเป็นจริง
การตอบสนองของชุมชนเผยให้เห็นความรู้สึกที่หลากหลายเกี่ยวกับความก้าวหน้านี้ แม้ว่านักวิจัยจะบรรลุการปรับปรุงเกือบ 100% ในสภาวะห้องปฏิบัติการ ซึ่งแปลเป็นประสิทธิภาพที่ดีขึ้น 75% ในอุปกรณ์จริง แต่เทคโนโลยีนี้ยังคงเผชิญกับอุปสรรคที่สำคัญ เครื่องทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกในปัจจุบันมีประสิทธิภาพต่ำอย่างฉาวโฉ่เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทำความเย็นแบบดั้งเดิม
คุณสามารถเพิ่มความเร็วของทากให้เป็นสองเท่าได้ แต่มันก็ไม่ได้ทำให้มันกลายเป็นสัตว์เลี้ยงที่มีประโยชน์ในบ้านได้
การเปรียบเทียบนี้สะท้อนความกังวลหลักของชุมชน แม้จะมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นสองเท่า การระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริกยังคงมีประสิทธิภาพต่ำกว่า heat pump อยู่ 3-5 เท่า ฟิสิกส์พื้นฐานของการระบายความร้อนแบบเปลี่ยนเฟสในตู้เย็นแบบดั้งเดิมยังคงให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพ:
- การระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริก CHESS : ประสิทธิภาพสูงกว่าเทอร์โมอิเล็กทริกแบบดั้งเดิม 2 เท่า
- ฮีตปั๊มป์: ยังคงมีประสิทธิภาพสูงกว่าการระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริกที่ปรับปรุงแล้ว 3-5 เท่า
- การใช้งานเป้าหมาย: อุปกรณ์พกพา อวัยวะเทียม การระบายความร้อนขนาดเล็ก
- ข้อจำกัด: ไม่เหมาะสำหรับการใช้แทนระบบ HVAC ขนาดใหญ่
การใช้งานเฉพาะทางแสดงให้เห็นศักยภาพ
แม้จะมีข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพ แต่ชุมชนยังคงยอมรับกรณีการใช้งานที่มีคุณค่าซึ่งการระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริกโดดเด่น การที่เทคโนโลยีนี้ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวและมีขนาดกะทัดรัดทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์พกพา การระบายความร้อนคอมพิวเตอร์ และการใช้งานเฉพาะทางเช่นอวัยวะเทียม วัสดุ CHESS ใช้พื้นที่น้อยมาก เพียง 0.003 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อหน่วย ซึ่งมีขนาดประมาณเท่าเม็ดทราย
กระบวนการผลิตยังมีข้อได้เปรียบอีกด้วย การใช้เทคนิค MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) ที่มีอยู่แล้วหมายความว่าเทคโนโลยีนี้สามารถใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอยู่ ซึ่งอาจช่วยลดต้นทุนผ่านการผลิตจำนวนมาก
 |
|---|
| การนำเสนอในรูปแบบดิจิทัลของความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการระบายความร้อนแสดงให้เห็นความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นในสาขานี้ผ่านการวิจัยที่ Johns Hopkins University |
ผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศยังคงจำกัด
แม้ว่าสมาชิกชุมชนบางคนจะเห็นศักยภาพในการลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลผ่านเครื่องปรับอากาศที่ดีขึ้น แต่คนอื่นๆ ยังคงสงสัย ช่องว่างด้านประสิทธิภาพหมายความว่าการระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริกจะไม่สามารถแทนที่ heat pump สำหรับระบบ HVAC ขนาดใหญ่ได้ในเร็วๆ นี้ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้อาจประสบความสำเร็จในการใช้งานระบายความร้อนเฉพาะทางที่คอมเพรสเซอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถใช้งานได้
ทีมวิจัยวางแผนที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพต่อไปและขยายขนาดไปยังระบบทำความเย็นที่ใหญ่ขึ้น ในตอนนี้ ความก้าวหน้านี้แสดงถึงความคืบหน้าที่มีความหมายในเทคโนโลยีเฉพาะทางมากกว่าการปฏิวัติในระบบระบายความร้อน