电卡制冷技术
技术描述
电卡制冷技术是一种全新的颠覆性固态制冷技术，它源于铁电材料中的巨电卡制冷效应，具有高能效、零排放、轻量化、微型化、工况易调节的特点，被美国能源部列为未来重要变革性制冷、热泵技术之一，符合世界低碳发展需求以及我国30-60双碳目标。 目前主动制冷技术中，蒸气压缩与液冷系统体积大，很难缩小到便携式或可穿戴式的规格； 而热电技术制冷能效比过低。在被动散热技术中，虽然石墨烯，热管和均热板的导热系数更高，而最终的散热效果，还要看热沉和空气之间的热对流。 电卡薄膜主动制冷技术的理论COP高达60，相对于现有蒸气压缩制冷技术的3，以及半导体制冷及时的0.5~1。同时，电卡制冷薄膜具有全固态，无需压缩机、散热器、管路、泵等辅助设备，在制冷系统的微型化、小型化方面具有不可比拟的优势：在1匹制冷量下，空调系统重40kg，电卡制冷系统仅1 kg。 因此，电卡制冷技术具有零碳、高效、紧凑的优点，不仅有望颠覆传统“压缩机+制冷剂”的空调范式，而且在电子器件的温度调节方面具有重要的应用前景。因此，本项目通过将电卡制冷薄膜模块产业化，变传统被动散热为主动制冷，大幅提高制冷系统的效率并将碳排放大幅降低；在电子系统主动制冷方面，以壳体+电卡薄膜+热管/VC 融合的解决方案有望成为发展主流，在便携式散热系统设计，高功率芯片、楼宇热管理、新能源汽车热管理的应用等带来巨大的社会效益。
技术优势
电卡制冷技术在能效、轻量化方面具有不可忽视的技术优势： 1. 电场直接诱导相变，能量损耗小，换热面积大，理论能效>卡诺效率90%，当前空调仅为10%，当前，团队已制造微型制冷器件，实现空调工况下COP=12，相较于家用空调的3，冰箱的1.5； 2. 全固态器件（既是制冷工质，又是固体换热器），无需流道，体积小重量轻，每2500瓦制冷量，仅需500 g工质，总重不超过1 kg； 3. 成本方面，电卡制冷技术使用高分子材料作为制冷工质，若能大规模生产，其高分子粉料价格可压缩至50元每公斤；固态材料本身就可以设计成换热器与空气换热，无需换热器等传统制冷“四大件”；它使用电源、电极等在高分子薄膜上施加电场，无需压缩机，因此进一步降低了系统成本。预计2500瓦制冷量的电卡制冷系统，成本仅需150元，相较于目前蒸汽压缩式制冷系统的2500元。 4. 电驱动，循环频率实时可调、可提供时空精准的制冷能力； 5. 没有压缩机，显著降低噪声与振动，相较于压缩机造成50-60 dB，电卡制冷系统噪声月20 dB； 6. 全固态材料，温室气体排放为0，符合国家能源战略与双碳目标。 目前与美国联合技术公司（雷神公司母公司）、美国宇航公司与德国BASF正在美国政府支持下开展关于电卡制冷系统的产业化研发。
效果指标
电卡制冷技术有望用于对能效、体积、重量敏感的空调、电子设备热管理等领域，仅空调一类，2024年全球市场规模将达到1.4万亿。另外，以芯片热管理为例，近年来芯片热管理技术持续升级，5G 时代市场规模有望突破 2000 亿元：芯片热管理下游应用领域众多，涵盖消费电子、汽车、基站、服务器和数据中心等，市场空间均在千亿级别。预计，芯片热管理产业年复合成长率达 8%，市场规模有望在2023年增长到 2199 亿元。其中，手机芯片热管理约占行业总规模的 7%，2019 年约为 108 亿元，未来受益于 5G 智能终端持续升级的驱动，手机散热市场增速在 2020~2025 年有望提升至年平均复合增长率 26%。从全球芯片热管理产品市场看，有望在2023年增长到70亿美元，年复合增长率达6.0%。目前芯片热管理技术仍然以散热技术为主，电卡制冷技术提供了领域内从未有过的高COP芯片制冷技术。此外，电卡制冷技术有望在热泵、新能源汽车热管理、关键设备瞬时热管理、可穿戴柔性空调与红外信号伪装等领域拓展全新变革性市场。