热力学第二定律的飞地,不用电空调的起飞之地

夏季本是空调行业的福音,但是传统空调加剧全球变暖、全球变暖需要更多传统空调,使不用电空调成为破解这个恶性循环的不二之选。今年印度的高温再一次报警:实现不用电空调已经迫在眉睫!

一、印度高温需要不用电空调的驰援

谈到不用电空调,格力零碳源是避不开的话题。虽然公众的理解中,它只是“光伏发电+传统空调”的组合,做不到零碳排放,但是格力已经把它称作“零碳源”、“不用电空调”的颠覆性空调技术。辩证地看,印度高温简直是格力零碳源自我展示的绝佳机会,更像是为格力零碳源搭建的专用舞台:因为刚刚一年前,获得全球冷却奖活动排名第二金奖的格力零碳源,就是以印度特点开发的光伏空调,并豪言“让全球降温0.5度”。

“一屋不扫何以扫天下?”——要彰显“让全球降温0.5度”的核心科技,印度特色的格力零碳源先让印度降温岂不是活广告?全球变暖不分国界,印度高温只是说印度是现在全球变暖的重灾区,遏制印度高温本身就是在阻击全球变暖的组成部分。

当然,印度高温这块试金石也是双刃剑,印度高温当前了无踪影,印度特色不印度,格力零碳源如果不是隔岸观火,也难免南郭先生之嫌!

不知格力零碳源会不会在印度高温中牛刀初试,但是今年的印度高温警醒人类全球变暖正在愈演愈烈,掌握真正的不用电空调技术已经刻不容缓,相关探索也非格力零碳源“风景独好”!基于热力学第二定律的技术出现,真正的不用电空调也将喷薄欲出。

二、无温差发电技术是热力学第二定律的飞地

“飞地”原本是地理概念。通俗地讲,飞地就是行政主体拥有的、与其本土属地隔绝的领土,要“飞”过其他行政主体的属地,才能到达自己的飞地。行政主体一般对飞地管辖力很弱。类似地,自热力学第二定律诞生直到目前,热电转化领域仍然貌似应该符合开尔文表述,其实开尔文表述适用于“热能—机械能”转化,无温差发电技术却是不受其约束的飞地。

1、从时间上看,开尔文表述是对热机的概括

热力学第二定理也是发展着的真理。热力学第二定理的开尔文表述提出于1851年,人类社会尚处于第一次工业革命的蒸汽机时代,虽然其时包括可我勋爵自己提出的汤姆逊效应,三个热电效应都已经提出,但是人类社会进入第二次工业革命的电气化时代还是近二十年后的事儿。进入电气化时代,人类获得电能主要还是汽轮机等以机械能为过渡的间接热电转化:前半程化学能转化为热能驱动热机获得机械能,后半程机械能再转化为电能。很明显,这样的发电,后半程与开尔文表述无关,前半程有关却还是探讨的热能转化为机械能的纯正热机。

至于温差发电这样的直接热电转化技术蓬勃而起已是开尔文表述提出近百年以后的事儿了,无温差发电的直接热电转化技术更是近一二十年才一个又一个出现,开尔文表述不可能对无温差发电技术拥有长臂管理权。

2、从热能转化的结构上看,开尔文表述只能是对热机的概括

结构决定功能。蒸汽机、内燃机等热机,以及发电机的前端的热机(发电机的后端是“机械能转化为电能”、无关热能,也与开尔文表述无关),都是热能转化为机械能的结构,热机看上去千差万别,但是都是几个基本构型,可以进一步溯源到近两千年前希罗发明的气转球。它们实质上属于同构同功,就像黑猩猩看上去和人毫无相似之处,和大猩猩难分彼此,但人类才是它的近亲,大猩猩却只是它的远亲。无论什么热机本质上都是气体工质在做功,这是开尔文表述可以概括热能转化为机械能的基础。

反观直接热电转化技术,无论是温差发电还是各种无温差发电,虽然都表现出了热电转化的功能,且只是效率等略有不同,象黑猩猩和大猩猩一样让人傻傻分不清,但每一种是完全不同结构、完全不同的原理属于异构同功。温差发电只是热电转化的一种不成熟结构,不能替代热电电容器及其他已知和未知的无温差热电转化。

即使在把温差发电这一特定结构牵强附会为“热机”的前提下,温差发电削足适履符合了开尔文的表述,但也不能以偏概全、代言无温差发电技术也符合开尔文表述。二十多年前,无偏二极管无温差发电技术被无端抨击、无疾而终的遭遇,很有些秀才遇见兵的无奈:大佬们自己对开尔文表述似是而非,却捧着尚方宝剑一般,理直气壮地见谁灭谁。

三、开尔文表述管不了的飞地,恰恰是钡-钳一体钳温器起飞的福地

1、钡基电池无温差发电正在铸魂

无论是否被重视,基于不同原理的无温差发电已经次第出现,从热电电容器、石墨烯电池,到无偏二极管,虽然只是点点星火,却也昭示着成就不大的温差发电即将走进历史深处。近期逐渐揭开面纱的钡基电池,更在宣告着无温差发电正趋成熟。科技新实践催生新的理论累积的电池专利技术,具备修正和完善凯尔文表述的能力。

钡基电池无温差热电转化专利技术,“从单一热源吸收热量做(电)功,且不放出任何热量地全部转化为电能”的专利技术,修正了热力学第二定律开尔文表述“不可能制成一种循环动作的热机,从单一热源取热,使之完全变为功而不引起其它变化”、即单一热源的废热不能全部转化为机械能的理论,丰富了热力学第二定律关于热电转化的内容。

钡基电池的结构不同于温差发电的结构,实验证实它不但在实践中能够无温差发电,而且理论上也把热力学第二定律从热-机转化推进到热-电转化,从“不可以100%”升华到“可以100%”,即钡基电池“可以实现将热量从单一热源100%转化为电能”。

有别于包括化石能源的传统能源先转化为高品位热能,高品位热能再转化过渡为机械能、由机械能进一步转化为电能的间接热电转化过程,钡基电池的热电转化是从热能直接转化为电能的过程。不但直接转化高品位热能,“高效率地对低品位热能的热电转化”更是钡基电池的特有基因。这个基因一经催生出系统功能,就能够化腐朽为神奇,使无处不在、被弃之如弊屐的低品位废热、转化为时空随机、非间歇性的清洁电能,也就是开掘出了终极能源的宝藏。

小小的钡基电池,方寸之间凝聚的科技精华,焕发着新时代的勃勃生机。

2、遏制全球变暖的不用电空调技术,钡-钳一体钳温器已在翩翩振翅

钳温器从制冷功能这个本质需求起步,走出的迥异于包括传统空调逆卡诺循环在内的“热交换”技术路径。

同时获得两个专利授权的钳温器技术,由几个成本低廉的成熟商品作为部件,它们发挥了各自与热能相关的优势:a、热管导热能力远远优于金属铜的超导热;b、固-固、固-液相变材料潜热状态的大储热量和温度平台;c、热电转化部件把热能转化为非热形式的电能。钳温器把“热管、固-固、固-液相变材料、热电转化部件”组合起来,构造了“高温向低温传递热量”的技术路径,来实现目标物自行被钳温的系统功能——目标物废热被热管快速导出、废热再被导入潜热状态、具有恒温平台的相变材料中大量暂储、相变材料中暂储的废热进一步被热电转化为电能而最终摆脱掉热能形式”,至此完成一个钳温过程。“快导出、多暂储、转化掉”,该过程循环往复,直至将目标物钳温到人为设定温度。

钳温是同时既“自源钳温”又“废热发电”的“嵌合性”制冷过程,通过自源“热转化”去直接制冷固、液体目标物。被直接钳温的目标物可以再迭代制冷所封闭的气体目标物,间接等效出传统空调“制冷空气”的功能。它是真正的不用电空调、零碳源乃至空调发电,应用范围远大于传统空调,称作“不用电空调”只是方便理解的生活化表达。

高效、实用的钡基电池一经用作钳温器的热电转化部件,更具生命力、性能更加强大,不再囿于实验室里让人啧啧称奇,而是婀娜翩跹于人类社会。

地表-大气圈系统接收的充足太阳能,因为缺乏必要的转化技术,又不能很好辐射回深太空,集聚在地-气系统成为“地球废热”,既白白丧失潜在终极能源,又形成全球变暖的恶性循环。

高品位、低品位能源是人为的主观判断。能为某种能量转化技术提供能源,都是该技术的高品位能源。温差发电、以及若干无温差发电的热电转化技术,使原本被定义“低品位”逆变为高品位能源。尤其是钡基电池的诞生,“地球废热”华丽转身为钡基电池的“美食”;在钡-钳一体钳温器中,取之不竭的“地球废热”在最后环节逆变成了高品位能源,源源不断地供给钡基电池的热电转化。相对于其他如化学能、高温热能、核能等工作能源的稀缺性,无限的工作能源使钡基电池的热电转化率失去意义了。就这样,原本是低品位能源的“地球废热”被钡-钳一体钳温器高效、绿色地转化为终极能源。

科技创新既有社会属性、又有道德博弈。对比格力零碳源,不用电空调作为钡-钳一体钳温器的功能之一,钳温器的艰辛和价值不言自明。“钡钳”一体钳温器具对应用场景没有温差要求,这个普适性塑造出了它“不用电”空调的强大特点,兼具无风吹无噪音。它可以钳温、且直接钳温固、液体目标物的功能,也比传统空调更胜一筹。加上经济性上的优势,使它既具备了置换现有传统空调市场,又激发更多制冷新刚需的潜力,更利于实现社会化、全球化应用。这样,它就可以用市场的无形之手“免费”虚拟了一个包裹地球的巨钳温器,无数造福一家一户的钳温器,手拉手地对包括地热能在内的地球废热进行热能发电。巨钳温器同样具有“嵌合性”, 它获取终极能源的过程,同时也是解救在热浪中煎熬的地球、让全球降温0.5度的过程,只是它的生命周期不赶趟印度高温。

格力零碳源不缺乏影响力、营销力和制造力,还刚刚被印度政府授予金奖。它是光伏发电+传统空调,自然昂贵、庞大,可能在印度难以推广。但是要知道印度是贫富高度分化的国家,穷人用不起,仍然会有几个富人肯定用得起。格力熟稔靠留下抓痕或气味就把偌大一片领地圈为己有的仿生。照此惯例,只要能有一两个印度富豪来应用格力零碳源,就算在全球的营销布局中又赢下了印度这一大市场。

遏制包括印度高温在内的全球变暖是全人类的共同责任,探索不用电空调也是社会科技力量的应有担当。世界独一份的格力零碳源,相比其他不用电空调技术已谋得先机,驰援印度一举两得,既知恩图报并彰显“空调世界第一”、又发轫“让全球降温0.5度”,何乐而不为?

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