የሙቀት ኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ አሃዶችን እና የሙቀት ኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ስርዓቶችን ማዘጋጀት እና መተግበር

ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ክፍል፣ ፔልቲየር ማቀዝቀዣ (ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ክፍሎች በመባልም ይታወቃሉ) በፔልቲየር ተጽእኖ ላይ የተመሰረቱ ጠንካራ-ስቴት የማቀዝቀዣ መሳሪያዎች ናቸው። ሜካኒካል እንቅስቃሴ አለመኖር፣ ማቀዝቀዣ አለመኖር፣ አነስተኛ መጠን፣ ፈጣን ምላሽ እና ትክክለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ ጥቅሞች አሏቸው። በቅርብ ዓመታት ውስጥ በሸማቾች ኤሌክትሮኒክስ፣ በሕክምና እንክብካቤ፣ በአውቶሞቢል እና በሌሎች መስኮች አፕሊኬሽናቸው መስፋፋቱን ቀጥሏል።

I. የሙቀት ኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ስርዓት እና ክፍሎች ዋና መርሆዎች

የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ እምብርት የፔልቲየር ውጤት ነው፡ ሁለት የተለያዩ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች (P-type እና N-type) የሙቀት ኮላፕ ጥንድ ሲፈጥሩ እና ቀጥተኛ ጅረት ሲተገበር፣ የቴርሞኮፕል ጥንድ አንድ ጫፍ ሙቀትን (የማቀዝቀዣ ጫፍ) ይቀበላል፣ ሌላኛው ጫፍ ደግሞ ሙቀትን (የሙቀት ማከፋፈያ ጫፍ) ይለቃል። የአሁኑን አቅጣጫ በመቀየር የማቀዝቀዣው ጫፍ እና የሙቀት ማከፋፈያ ጫፍ ሊለዋወጡ ይችላሉ።

የማቀዝቀዝ አፈፃፀሙ በዋናነት በሶስት ዋና መለኪያዎች ላይ የተመሰረተ ነው፡

የቴርሞኤሌክትሪክ ኮፊሸንት ኦፍ ሜንትሪ (ZT value)፡ የቴርሞኤሌክትሪክ ቁሳቁሶችን አፈጻጸም ለመገምገም ቁልፍ አመልካች ነው። የZT ቫልዩ ከፍ ባለ ቁጥር የማቀዝቀዣ ቅልጥፍናው ከፍ ይላል።

በሞቃት እና በቀዝቃዛ ጫፎች መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት፡- በሙቀት መበታተን ጫፍ ላይ ያለው የሙቀት መበታተን ተጽእኖ በማቀዝቀዝ ጫፍ ላይ ያለውን የማቀዝቀዣ አቅም በቀጥታ ይወስናል። የሙቀት መበታተን ለስላሳ ካልሆነ በሞቃት እና በቀዝቃዛ ጫፎች መካከል ያለው የሙቀት ልዩነት ጠባብ ይሆናል፣ እና የማቀዝቀዝ ቅልጥፍናው በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል።

የስራ ፍሰት፡- በተመደበው ክልል ውስጥ፣ የአሁኑ መጨመር የማቀዝቀዣ አቅምን ያሻሽላል። ሆኖም፣ ገደቡ ካለፈ በኋላ፣ የጁል ሙቀት መጨመር ምክንያት ቅልጥፍናው ይቀንሳል።

II የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ክፍሎች (ፔልቲየር ማቀዝቀዣ ስርዓት) የልማት ታሪክ እና የቴክኖሎጂ ግኝቶች

በቅርብ ዓመታት ውስጥ የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ክፍሎች ልማት በሁለት ዋና ዋና አቅጣጫዎች ላይ ያተኮረ ነው፡- የቁሳቁስ ፈጠራ እና የመዋቅር ማመቻቸት።

ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው የሙቀት-ኤሌክትሪክ ቁሶች ምርምር እና ልማት

ባህላዊ የBi₂Te₃-ተኮር ቁሳቁሶች የZT እሴት በዶፒንግ (እንደ Sb፣ Se) እና ናኖስካሌክ ሕክምና አማካኝነት ወደ 1.2-1.5 ከፍ ብሏል።

እንደ ሊድ ቴሉሪድ (PbTe) እና ሲሊኮን-ጀርማኒየም ቅይጥ (SiGe) ያሉ አዳዲስ ቁሳቁሶች በመካከለኛ እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን (ከ200 እስከ 500℃) ውስጥ እጅግ በጣም ጥሩ አፈፃፀም አላቸው።

እንደ ኦርጋኒክ-ኢንኦርጋኒክ ኮምፖዚት ቴርሞኤሌክትሪክ ቁሶች እና ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተሮች ያሉ አዳዲስ ቁሳቁሶች ወጪዎችን የበለጠ እንደሚቀንሱ እና ቅልጥፍናን እንደሚያሻሽሉ ይጠበቃል።

የክፍለ አካል መዋቅር ማመቻቸት

አነስተኛነት ዲዛይን፡- የሸማቾች ኤሌክትሮኒክስ አነስተኛነት መስፈርቶችን ለማሟላት በMEMS (ማይክሮ-ኤሌክትሮ-ሜካኒካል ሲስተምስ) ቴክኖሎጂ አማካኝነት የማይክሮን-ስኬል ቴርሞፓይሎችን ማዘጋጀት።

ሞዱላር ውህደት፡- ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሞጁሎችን፣ ፔልቲየር ማቀዝቀዣዎችን፣ ፔልቲየር መሳሪያዎችን እና የኢንዱስትሪ ደረጃ ያላቸውን ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ መስፈርቶችን የሚያሟሉ በርካታ ቴርሞኤሌክትሪክ ክፍሎችን በተከታታይ ወይም በትይዩ ያገናኙ።

የተቀናጀ የሙቀት ማሰራጫ መዋቅር፡- የሙቀት ማሰራጫ ውጤታማነትን ለማሻሻል እና አጠቃላይ መጠኑን ለመቀነስ የማቀዝቀዣ ክንፎቹን ከሙቀት ማሰራጫ ክንፎች እና ከሙቀት ቱቦዎች ጋር ያዋህዱ።

III የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ክፍሎች፣ የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ክፍሎች የተለመዱ የአጠቃቀም ሁኔታዎች

የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ አሃዶች ትልቁ ጥቅም በጠንካራ ሁኔታቸው፣ ከጫጫታ ነፃ በሆነ አሠራር እና ትክክለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያቸው ላይ ነው። ስለዚህ፣ ኮምፕሬሰሮች ለማቀዝቀዝ ተስማሚ በማይሆኑባቸው ሁኔታዎች ውስጥ የማይተኩ ቦታ ይይዛሉ።

በሸማቾች ኤሌክትሮኒክስ ዘርፍ

የሞባይል ስልክ የሙቀት መሟጠጥ፡- ከፍተኛ ደረጃ ያላቸው የጨዋታ ስልኮች ማይክሮ ቴርሞኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሞጁሎች፣ የTEC ሞጁሎች፣ የፔልቲየር መሳሪያዎች፣ የፔልቲየር ሞጁሎች የተገጠሙላቸው ሲሆን እነዚህም ከፈሳሽ ማቀዝቀዣ ስርዓቶች ጋር በመተባበር የቺፕ ሙቀትን በፍጥነት ሊቀንሱ ይችላሉ፣ ይህም በጨዋታ ወቅት ከመጠን በላይ ሙቀት በመጨመሩ ምክንያት የድግግሞሽ ቅነሳን ይከላከላል።

የመኪና ማቀዝቀዣዎች፣ የመኪና ማቀዝቀዣዎች፡- ትናንሽ የመኪና ማቀዝቀዣዎች በአብዛኛው የሙቀት ኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ቴክኖሎጂን ይጠቀማሉ፣ ይህም የማቀዝቀዣ እና የማሞቂያ ተግባራትን ያጣምራል (ማሞቂያ የአሁኑን አቅጣጫ በመቀየር ማግኘት ይቻላል)። መጠናቸው አነስተኛ፣ ዝቅተኛ የኃይል ፍጆታ ያላቸው እና ከመኪና 12 ቮልት የኃይል አቅርቦት ጋር የሚጣጣሙ ናቸው።

የመጠጥ ማቀዝቀዣ ኩባያ/የተዘጋ ኩባያ፡ ተንቀሳቃሽ የማቀዝቀዣ ኩባያው አብሮ የተሰራ ማይክሮ ማቀዝቀዣ ሳህን የተገጠመለት ሲሆን ይህም መጠጦችን በማቀዝቀዣ ሳይታመኑ ከ5 እስከ 15 ዲግሪ ሴልሺየስ በፍጥነት ማቀዝቀዝ ይችላል።

2. የሕክምና እና ባዮሎጂካል ዘርፎች

ትክክለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ መሳሪያዎች፡- እንደ PCR መሳሪያዎች (ፖሊሜሬዝ ሰንሰለት ምላሽ መሳሪያዎች) እና የደም ማቀዝቀዣዎች ያሉ፣ የተረጋጋ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው አካባቢ ያስፈልጋቸዋል። የሴሚኮንዳክተር ማቀዝቀዣ ክፍሎች በ ±0.1℃ ውስጥ ትክክለኛ የሙቀት መቆጣጠሪያ ማግኘት ይችላሉ፣ እና የማቀዝቀዣ ብክለት አደጋ የለም።

ተንቀሳቃሽ የሕክምና መሳሪያዎች፡- እንደ ኢንሱሊን ያሉ መጠናቸው አነስተኛ እና ረጅም የባትሪ ዕድሜ ያላቸው የኢንሱሊን ማቀዝቀዣ ሳጥኖች ያሉ፣ የስኳር ህመምተኞች ወደ ውጭ ሲወጡ ይዘውት ለመሄድ ተስማሚ ናቸው፣ ይህም የኢንሱሊን የማከማቻ ሙቀት ያረጋግጣል።

የሌዘር መሳሪያዎች የሙቀት መቆጣጠሪያ፡- የህክምና ሌዘር ህክምና መሳሪያዎች ዋና ዋና ክፍሎች (እንደ ሌዘር ያሉ) ለሙቀት ስሜታዊ ናቸው፣ እና የሴሚኮንዳክተር ማቀዝቀዣ ክፍሎች የመሳሪያውን የተረጋጋ አሠራር ለማረጋገጥ ሙቀትን በእውነተኛ ጊዜ ሊያጠፉ ይችላሉ።

3. የኢንዱስትሪ እና የአየር ማራዘሚያ መስኮች

የኢንዱስትሪ አነስተኛ መጠን ያላቸው የማቀዝቀዣ መሳሪያዎች፡- እንደ ኤሌክትሮኒክስ ክፍል እርጅና የሙከራ ክፍሎች እና ትክክለኛ የመሳሪያ ቋሚ የሙቀት መታጠቢያዎች ያሉ፣ እነዚህም የአካባቢ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን አካባቢ የሚያስፈልጋቸው፣ የሙቀት መቆጣጠሪያ ማቀዝቀዣ ክፍሎች፣ የሙቀት መቆጣጠሪያ ክፍሎች፣ እንደ አስፈላጊነቱ በማቀዝቀዣ ኃይል ሊበጁ ይችላሉ።

የአየር ማራዘሚያ መሳሪያዎች፡- በጠፈር መንኮራኩሮች ውስጥ ያሉ የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች በቫክዩም አካባቢ ውስጥ ሙቀትን ለማሰራጨት ይቸገራሉ። የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ስርዓቶች፣ የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ክፍሎች፣ የቴርሞኤሌክትሪክ ክፍሎች እንደ ጠንካራ-ሁኔታ መሳሪያዎች በጣም አስተማማኝ እና ንዝረት የሌላቸው ሲሆኑ በሳተላይቶች እና በጠፈር ጣቢያዎች ውስጥ የኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን የሙቀት መጠን ለመቆጣጠር ሊያገለግሉ ይችላሉ።

4. ሌሎች ብቅ ያሉ ሁኔታዎች

የሚለበሱ መሳሪያዎች፡- ብልጥ የማቀዝቀዣ የራስ ቁር እና የማቀዝቀዣ ልብሶች፣ አብሮገነብ ተለዋዋጭ የሙቀት ኤሌክትሪክ የማቀዝቀዣ ሳህኖች ያሏቸው፣ ለሰው አካል ከፍተኛ ሙቀት ባለባቸው አካባቢዎች የአካባቢ ቅዝቃዜን ሊያቀርቡ የሚችሉ እና ለውጭ ሰራተኞች ተስማሚ ናቸው።

የቀዝቃዛ ሰንሰለት ሎጂስቲክስ፡- ትናንሽ የቀዝቃዛ ሰንሰለት ማሸጊያ ሳጥኖች፣ በቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ፣ በፔልቲየር ማቀዝቀዣ እና ባትሪዎች የሚሰሩ፣ ትላልቅ ማቀዝቀዣ ባላቸው የጭነት መኪናዎች ላይ ሳይተማመኑ ክትባቶችን እና ትኩስ ምርቶችን ለአጭር ርቀት ለማጓጓዝ ሊያገለግሉ ይችላሉ።

IV. የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ክፍሎች፣ የፔልቲየር ማቀዝቀዣ ክፍሎች ገደቦች እና ልማት አዝማሚያዎች

ነባር ገደቦች

የማቀዝቀዣው ውጤታማነት በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ ነው፡ የኢነርጂ ውጤታማነት ጥምርታ (COP) ብዙውን ጊዜ ከ0.3 እስከ 0.8 መካከል ሲሆን ይህም ከኮምፕሬሰር ማቀዝቀዣ በጣም ያነሰ ነው (COP ከ2 እስከ 5 ሊደርስ ይችላል)፣ እና ለትልቅ እና ከፍተኛ አቅም ላላቸው የማቀዝቀዣ ሁኔታዎች ተስማሚ አይደለም።

ከፍተኛ የሙቀት ማከፋፈያ መስፈርቶች፡- በሙቀት ማከፋፈያ መጨረሻ ላይ ያለው ሙቀት በጊዜ ሊለቀቅ ካልቻለ፣ የማቀዝቀዣውን ውጤት በእጅጉ ይጎዳል። ስለዚህ፣ በአንዳንድ የታመቁ ሁኔታዎች ውስጥ አተገባበሩን የሚገድብ ቀልጣፋ የሙቀት ማከፋፈያ ስርዓት የተገጠመለት መሆን አለበት።

ከፍተኛ ወጪ፡- ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸው ቴርሞኤሌክትሪክ ቁሶች (እንደ ናኖ-ዶፔድ ቢ₂ቴ₃ ያሉ) የማዘጋጀት ወጪ ከባህላዊ የማቀዝቀዣ ቁሶች ከፍ ያለ ሲሆን ይህም ከፍተኛ ጥራት ያላቸውን ክፍሎች በአንጻራዊነት ከፍተኛ ዋጋ እንዲኖራቸው ያደርጋል።

2. የወደፊት የልማት አዝማሚያዎች

የቁሳቁስ ግኝት፡- ዝቅተኛ ዋጋ ያላቸው፣ ከፍተኛ ዋጋ ያላቸው የZT ቴርሞኤሌክትሪክ ቁሳቁሶችን ማዘጋጀት፣ የክፍል-ሙቀት ZT እሴትን ከ2.0 በላይ ለማሳደግ እና በኮምፕሬሰር ማቀዝቀዣ የቅልጥፍና ክፍተትን ለማጥበብ ግብ ይዞ።

ተለዋዋጭነት እና ውህደት፡- ተለዋዋጭ የሙቀት መቆጣጠሪያ ማቀዝቀዣ ሞጁሎችን፣ የTEC ሞጁሎችን፣ የሙቀት መቆጣጠሪያ ሞጁሎችን፣ የፔልቲየር መሳሪያዎችን፣ የፔልቲየር ሞጁሎችን፣ የተጠማዘዙ የገጽታ መሳሪያዎችን (እንደ ተለዋዋጭ የስክሪን ሞባይል ስልኮች እና ስማርት ተለባሽ መሳሪያዎች) ጋር እንዲላመዱ ያዳብሩ፤ “የቺፕ ደረጃ የሙቀት መቆጣጠሪያ” ለማግኘት የሙቀት መቆጣጠሪያ ክፍሎችን ከቺፕስ እና ዳሳሾች ጋር ማዋሃድን ያበረታቱ።

ኃይል ቆጣቢ ዲዛይን፡ የኢንተርኔት ኦፍ ቲንግስ (አይኦት) ቴክኖሎጂን በማዋሃድ፣ የማቀዝቀዝ ክፍሎችን ብልህ ጅምር-ማቆሚያ እና የኃይል ቁጥጥር በማድረግ አጠቃላይ የኃይል ፍጆታን ይቀንሳል።

ቪ. ማጠቃለያ

የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ክፍሎች፣ የፔልቲየር ማቀዝቀዣ ክፍሎች፣ የቴርሞኤሌክትሪክ ማቀዝቀዣ ስርዓቶች፣ ጠንካራ፣ ጸጥተኛ እና በትክክል የሙቀት ቁጥጥር የሚደረግባቸው ልዩ ጥቅሞች ያላቸው፣ እንደ የሸማቾች ኤሌክትሮኒክስ፣ የህክምና እንክብካቤ እና ኤሮስፔስ ባሉ መስኮች ውስጥ አስፈላጊ ቦታ ይይዛሉ። የቴርሞኤሌክትሪክ ቁሳቁስ ቴክኖሎጂ እና የመዋቅር ዲዛይን ቀጣይነት ባለው ማሻሻል፣ የማቀዝቀዣ ቅልጥፍና እና ወጪ ጉዳዮች ቀስ በቀስ ይሻሻላሉ፣ እና ለወደፊቱ ይበልጥ በተለዩ ሁኔታዎች ባህላዊ የማቀዝቀዣ ቴክኖሎጂን እንደሚተካ ይጠበቃል።