近日，中國科學(xué)院金屬研究所李昺研究員團隊與合作者取得制冷技術(shù)重大突破，首次發(fā)現(xiàn)“溶解壓卡效應(yīng)”，成功打破長期困擾行業(yè)的“低碳-大冷量-高換熱”不可能三角關(guān)系，相關(guān)成果于1月22日凌晨在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上線發(fā)表，為下一代綠色制冷技術(shù)開辟全新路徑。
據(jù)悉，當(dāng)前廣泛應(yīng)用的氣體壓縮制冷技術(shù)雖貢獻了我國約2%的GDP，卻消耗近20%的電力，產(chǎn)生7.8%的碳排放，與“雙碳”戰(zhàn)略要求存在明顯差距。為破解這一困境，科研團隊長期深耕固態(tài)相變制冷材料研發(fā)，但這類材料存在導(dǎo)熱慢、界面熱阻大等缺陷，難以應(yīng)用于大功率場景。
此次發(fā)現(xiàn)的“溶解壓卡效應(yīng)”帶來了根本性突破：硫氰酸銨溶液在壓力變化下會呈現(xiàn)顯著熱效應(yīng)，加壓時鹽析出并放熱，卸壓后鹽迅速溶解并強力吸熱，室溫下溶液溫度可在20秒內(nèi)驟降近30℃，高溫環(huán)境下降溫幅度更遠超已知固態(tài)相變材料。該效應(yīng)的核心優(yōu)勢的是將制冷工質(zhì)與換熱介質(zhì)合二為一，利用溶液流動性實現(xiàn)高效傳熱，同時通過溶解/析出過程提供巨大冷量，一舉攻克低碳、大冷量、高換熱三大核心難題。
基于這一效應(yīng)，研究團隊設(shè)計出“加壓升溫→向環(huán)境散熱→卸壓降溫→輸送冷量”的四步循環(huán)系統(tǒng)，單次循環(huán)可實現(xiàn)每克溶液吸收67焦耳熱量，理論效率高達77%，展現(xiàn)出極強的工程應(yīng)用潛力。李昺研究員表示，該成果不僅提供了全新制冷原理，更奠定了高效、環(huán)保、可擴展的下一代制冷技術(shù)基礎(chǔ)，尤其在大型數(shù)據(jù)中心熱管理領(lǐng)域擁有廣闊應(yīng)用前景，有望推動制冷行業(yè)迎來一場綠色革命。
業(yè)內(nèi)人士分析，隨著該技術(shù)的逐步產(chǎn)業(yè)化，將徹底改變傳統(tǒng)制冷行業(yè)的技術(shù)格局，助力我國在綠色制冷領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的跨越，為節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化提供重要支撐。
