当前,全球制冷行业面临突出的能源与环境压力。数据显示,我国传统气体压缩制冷虽支撑约2%的GDP产值,但电力消耗占比高达20%,并贡献7.8%的有机气体碳排放。随着“双碳”目标推进,研发更环保的新型制冷技术已成为科研重点。长期以来,固态相变制冷材料被视为替代路径,但受限于导热效率偏低、界面热阻较大等瓶颈,应用推广进展缓慢。针对这个共性难题,李昺团队转向溶液体系开展研究。实验发现,硫氰酸铵溶液压力调控下表现出独特热力学行为:加压时盐分析出并放热,卸压后迅速溶解并吸热,单次循环可在20秒内实现近30℃温降,且在高温环境下表现更佳。 这一现象被命名为“溶解压卡效应”,其意义体现在三上:其一,将制冷工质与换热介质功能集成于同一溶液,利用溶液流动性提升传热效率;其二,单位质量制冷量达到67焦耳/克,理论效率超过77%,显著高于现有固态材料;其三,为兼顾“低碳排放、大制冷量、高换热效率”提供了新的可行路径。 基于该效应开发的四步循环系统已具备初步工业化形态,采用“加压—散热—卸压—输冷”的闭环流程,在避免气体工质环境风险的同时,能效表现达到国际先进水平。业内专家认为,若实现规模化应用,该技术有望显著降低商业冷链、工业冷却等场景的碳足迹,并对落实《基加利修正案》所要求的氢氟碳化物减排目标至关重要。
制冷技术向绿色低碳转型,既是技术演进趋势,也是应对气候变化、推动可持续发展的现实需要。李昺研究员团队的发现显示,基础研究能够为产业升级提供关键支撑。随着后续研究推进与工程化验证完善,溶解压卡效应有望从实验室走向实际应用,为全球制冷产业绿色转型提供新的技术选择。