【瞧!我们的前沿科技】我国科研人员发现“溶解压卡效应” —— 制冷行业或迎来绿色革命国内新闻陕西节能低碳网-区域节能降碳综合门户-sxjndt.com

光明日报沈阳1月22日电(记者李建斌) 中国科学院金属研究所李昺研究员团队与合作者在制冷技术领域取得重要突破——首次发现“溶解压卡效应”。据介绍,该发现为下一代绿色制冷技术开辟了全新路径,有望同时攻克制冷领域的三大核心挑战:低碳排放、大制冷量和高换热效率。该研究成果22日发表在《自然》期刊上。

目前广泛使用的气体压缩制冷技术虽贡献了我国约2%的GDP,却也消耗了近20%的电力,并产生了7.8%的有机气体碳排放。为应对气候变化与节能减排需求,科研人员近年来着力开发固态相变制冷材料,这类材料通过压力或磁场变化实现吸放热,避免了气体工质的排放问题。然而,固态材料固有的导热慢、界面热阻大等缺陷,严重制约了其在实际大功率场景中的应用。

李昺团队在实验中发现,硫氰酸铵溶液在压力变化下表现出惊人的热效应:加压时盐析出并放热,卸压后盐迅速溶解并强力吸热,室温下溶液温度可在20秒内骤降近30℃,在高温环境下降温幅度更大,远超已知固态相变材料性能。

这一现象被命名为“溶解压卡效应”。该效应的突破性在于将制冷工质与换热介质合二为一:利用溶液本身流动性实现高效传热,同时通过溶解、析出过程提供巨大冷量,从而一举打破了长期以来困扰制冷领域的“低碳—大冷量—高换热”不可能三角关系。

基于此效应,李昺团队设计出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,单次循环即可实现每克溶液吸收67焦耳热量,理论效率高达77%,展现出优异的工程应用潜力。

这项研究不仅提供了一种全新的制冷原理,更为发展高效、环保、可扩展的下一代制冷技术奠定了关键科学基础,在大型数据中心热管理方面潜力巨大。