التطور السريع للوحدات الكهروحرارية، ووحدات بلتييه، وعناصر بلتييه في مجالات التكنولوجيا والاستهلاك

في السنوات الأخيرة، توسعت حدود تطبيق وحدة التبريد الكهروحرارية، وعناصر بلتييه، وجهاز بلتييه (وحدة التبريد الكهروحرارية، TEC) بسرعة في قطاع التكنولوجيا، مع تعميق سيناريوهات تنفيذها باستمرار في سوق المستهلكين، مما يدل على اتجاه تطوير مزدوج يتمثل في "التكنولوجيا الباردة، والسوق الساخنة".

أولاً: التطور السريع في مجال التكنولوجيا

1. البنية التحتية للاتصالات الضوئية والحوسبة الذكية: مع النمو الهائل لتقنية الجيل الخامس (5G) ونماذج الذكاء الاصطناعي الضخمة ومراكز البيانات، تتطلب الوحدات الضوئية عالية السرعة (مثل 400G/800G) استقرارًا حراريًا فائقًا. تُستخدم وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) ووحدات بلتييه على نطاق واسع للتحكم في درجة حرارة الليزر لضمان استقرار الطول الموجي وتقليل معدل خطأ البت.

٢. أجهزة القياس الدقيقة ومعدات البحث: في أجهزة مثل المجاهر الإلكترونية، ومطياف الكتلة، وكواشف الأشعة تحت الحمراء، توفر وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) ومبردات بلتييه تبريدًا دقيقًا موضعيًا (±٠.١ درجة مئوية)، متجنبةً تداخل الاهتزازات الناتج عن أنظمة التبريد التقليدية. مجال الطيران والفضاء: تُستخدم في حمولات الأقمار الصناعية، وأنظمة الملاحة، وأجهزة التصوير بالأشعة تحت الحمراء للتحكم في درجة الحرارة، مُلَبِّيةً متطلبات الموثوقية العالية، وخفة الوزن، وعدم الحاجة إلى الصيانة.

3. الطاقة الجديدة واستعادة الطاقة الحرارية: باستخدام التأثير العكسي (تأثير سيبك) لوحدات التبريد الكهروحرارية، تم تطوير جهاز لتوليد الطاقة الكهروحرارية لاستعادة الطاقة من عوادم المركبات والحرارة المهدرة في الصناعات. في المركبات الكهربائية، يمكن استخدام وحدات التبريد الكهروحرارية للتحكم الموضعي في درجة حرارة حزمة البطارية، مما يعزز السلامة ويطيل عمرها الافتراضي.

٤. معدات طبية حيوية متطورة تُستخدم في أجهزة تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، وأجهزة تسلسل الجينات، وصناديق نقل اللقاحات/الأنسولين المبردة، وغيرها. تُحقق هذه المعدات ضبطًا سريعًا لدرجة الحرارة وتحكمًا ثابتًا فيها. خلال جائحة كوفيد-١٩، لعبت وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) دورًا حاسمًا في صناديق التبريد المحمولة لأخذ عينات الأحماض النووية.

ثانياً: تعميق مستمر في قطاع الاستهلاك

١. الأجهزة المنزلية الذكية ومنتجات العناية الشخصية: تستخدم منتجات مثل ثلاجات السيارات، ومبردات النبيذ الصغيرة، وأجهزة التجميل، وأقنعة العين الباردة، وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) على نطاق واسع، مع التركيز على ميزتي "الهدوء" و"الملاءمة البيئية". وبالمقارنة مع التبريد القائم على الضواغط، تُعد وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) أكثر ملاءمةً للأجهزة صغيرة الحجم ومنخفضة استهلاك الطاقة، بما يتماشى مع سعي المستهلكين الشباب نحو "حياة راقية".

٢. تبريد مكونات أجهزة الكمبيوتر الشخصية والرياضات الإلكترونية: يستخدم اللاعبون المحترفون في كسر سرعة المعالجات وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) لتحقيق تبريد فائق لوحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات، متجاوزين بذلك حدود التبريد الهوائي والمائي. تكمن التحديات في السوق في الحاجة إلى حلول تبريد فعّالة (مثل مشعات التبريد المائي) لمنع ارتفاع درجة حرارة المكونات، بالإضافة إلى خطر التكثف، مما يدفع إلى تطوير حلول متكاملة تجمع بين وحدات التبريد الكهروحرارية ووحدات التبريد الحراري ووحدات بليتير مع إزالة الرطوبة.

3. تطبيقات خارجية محمولة: تستخدم الأكواب المحمولة الباردة والساخنة، وثلاجات التخييم، وصناديق حفظ الأسماك، وغيرها، وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) ووحدات بلتييه، لتحقيق وضع مزدوج للتبريد والتدفئة، ما يلبي الاحتياجات المتنوعة للأنشطة الخارجية. تتطور وحدات التبريد الكهروحرارية (TEC) ووحدات بلتييه من "مكونات متخصصة" إلى "وحدات تحكم عامة في درجة الحرارة". وهي لا غنى عنها في التطبيقات التقنية المتطورة، وتزداد سهولة الوصول إليها في السوق الاستهلاكية.

مع التطورات المستمرة في علوم المواد وقدرات تكامل الأنظمة، من المتوقع أن تصبح وحدة التبريد الكهروحرارية، ومبرد بلتييه، وتقنية التبريد الكهروحراري، تقنية تمكينية رئيسية للجيل القادم من أنظمة التحكم الذكية في درجة الحرارة.