[发明专利]一种无机塑晶材料在固态制冷中的应用

说明书

本发明公开了一种无机塑晶材料在固态制冷中的应用，属于固态制冷技术领域。将无机塑晶材料NaPF₆、KPF₆、NaSbF₆和KSbF₆作为固态制冷中的制冷工质，在静压驱动下发生无序塑晶相到有序晶体相的转变，从而实现制冷效果；所述NaPF₆、KPF₆、NaSbF₆和KSbF₆无机塑晶材料作为制冷工质时，施加的驱动压力为15MPa～100MPa，制冷区间为240～320K。本发明对KPF₆和NaPF₆进行绝热温变测试，验证具有压热效应的无机塑晶材料在卸载压力时发生吸热相变，在施加压力时发生放热相变，压力能够有效控制相变的吸放热过程，为其在实际应用中提供实验理论基础。

技术领域

本发明涉及固态制冷技术领域，具体涉及一种无机塑晶材料在固态制冷中的应用。

背景技术

20世纪初以来，气体压缩制冷技术已被广泛应用于空调、冰箱等民用设备以及大型工业产品。然而，随着人们环保和节能意识的不断提高，该技术的缺点逐步为大众和制冷业界所关注。传统的气体压缩制冷技术早期大量使用破坏臭氧层的氯氟碳化物(CFC)、氢氯氟碳化物(HCFC)类制冷剂，而其替代物全氟化碳(FC)及氢氟碳化物(HFC)类制冷剂普遍具有较高的温室效应，卤代烃类制冷剂则具有易燃性、高全球暖化潜势(GWP)和高毒性。同时，全球每年消耗在制冷方面的能源占比达到了近10％，如果能有效降低制冷技术的能耗，势必会大幅缓解全球能源供应压力。为了应对问题，亟需研发环境友好、高效节能的新型制冷技术。

在这样的大背景下，基于磁性材料的磁热效应(即绝热退磁降温，如CN103137281A、CN102093850A)，铁电材料的电热效应(即绝热退极化降温，如CN105753471A、CN107726662A)，铁弹性材料的弹热效应(即绝热卸载单轴应力降温如CN102778075A)的铁性固态制冷方式备受关注。以上制冷原理均依赖于固体的铁性性质，材料体系的选择具有一定的局限性。然而，固态的压卡效应(Barocaloric effect)则是利用静压力的调控来实现制冷，因为静压力对材料自由能的普适调控作用，而具有铁性制冷所不能比拟的广泛性。更重要的，压卡效应制冷循环有可能和现有的气体压缩制冷循环设备相兼容，在大规模应用方面有明显的成本优势。

在某些磁性材料的磁相变点，巨大的磁-弹性耦合使得加压即可诱导磁相变的发生，从而获得熵变，如在FeRh合金和NiMnIn合金中，100MPa时熵变大致为10J kg^-1K^-1。在杂化钙钛矿材料[TPrA][Mn(dca)₃]中得到了类似大小的熵变(CN107418517A)。这样的数值离实际应用尚有较大的距离，因此必须寻找新的制冷工质材料，来大幅提高固态压卡效应制冷能力。

发明内容

为了克服上述制冷应用中的问题，本发明的目的在于提供一种无机塑晶材料在固态制冷中的应用。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种无机塑晶材料在固态制冷中的应用，将无机塑晶材料作为固态制冷中的制冷工质，基于压热效应实现制冷效果；所述无机塑晶材料为NaPF₆、KPF₆、NaSbF₆和KSbF₆中的一种或几种。

所述NaPF₆、KPF₆、NaSbF₆和KSbF₆无机塑晶材料为具有结构单元取向有序-无序转变的无机晶体，在静压驱动下发生无序塑晶相到有序晶体相的转变。