我国科研团队首次发现“溶解压卡效应” 或为制冷技术开启绿色高效新路径

当前全球面临气候变化和能源紧张的双重压力,制冷技术的绿色转型成为重要课题。

据统计,我国现有气体压缩制冷技术虽为国民经济贡献了约2%的GDP,但其能耗问题不容忽视——该技术消耗了全社会近20%的电力资源,同时产生了7.8%的有机气体碳排放。

这一矛盾日益凸显,亟待技术突破。

为应对这一挑战,科研界近年来将目光转向固态相变制冷材料。

这类材料通过压力或磁场变化实现吸放热过程,相比传统气体工质具有明显的环保优势,能够有效避免有害气体排放。

然而,固态材料本身存在的导热速度慢、界面热阻大等固有缺陷,严重制约了其在大功率实际应用中的推广。

这使得固态相变制冷技术长期停留在理论研究阶段,难以实现产业化转化。

李昺研究团队在深入研究中发现了突破口。

他们在实验中观察到硫氰酸铵溶液在压力变化下表现出异常的热效应现象。

具体而言,当对溶液施加压力时,盐类物质析出并释放热量;当压力释放后,盐类迅速溶解并产生强烈的吸热效应。

在室温条件下,溶液温度可在短短20秒内下降近30摄氏度,在高温环境中的降温幅度更加显著,远远超越了已知固态相变材料的性能水平。

这一现象被命名为"溶解压卡效应"。

这一发现的革命性意义在于其创新的工作原理。

传统制冷技术中,工质和换热介质通常是分离的,需要通过复杂的系统设计来实现热量传递。

而"溶解压卡效应"将两者有机统一,利用溶液本身的流动性实现高效传热,同时通过盐的溶解和析出过程提供巨大的冷量。

这一设计巧妙地打破了长期困扰制冷领域的"低碳排放、大制冷量、高换热效率"三者不可兼得的局面。

基于这一效应,研究团队设计出了一套高效的四步循环系统:加压升温、向环境散热、卸压降温、输送冷量。

该循环系统性能指标令人瞩目——单次循环即可实现每克溶液吸收67焦耳的热量,理论效率高达77%,展现出了显著的工程应用潜力。

这意味着该技术在实际应用中具有可行性和竞争力。

从产业应用前景看,"溶解压卡效应"在多个领域具有广阔的应用空间。

特别是在大型数据中心的热管理方面,该技术的优势尤为突出。

随着云计算、人工智能等产业的快速发展,数据中心的能耗问题日益严峻,绿色高效的制冷解决方案成为迫切需求。

该技术的高效率和低碳特性,为数据中心的可持续发展提供了新的技术选择。

此外,这项研究还为制冷技术的后续创新奠定了坚实的科学基础。

通过深入理解"溶解压卡效应"的物理机制,科研人员可以进一步优化材料体系、改进循环设计,推动制冷技术向更高效、更环保、更可扩展的方向发展。

"溶解压卡效应"的发现标志着我国在绿色制冷技术领域取得重要突破,展现了基础研究对产业变革的引领作用。

在"双碳"目标指引下,这项创新成果不仅为制冷行业转型升级提供了新路径,也为全球应对气候变化贡献了中国智慧。

未来,随着技术研发的深入和产业化进程的推进,这项突破有望催生新的经济增长点,助力我国在新一轮科技革命和产业变革中抢占先机。