溶液“加压放热、卸压吸热”新效应首次被发现 为绿色高效制冷打开突破口

制冷需求持续增长,技术进步与能源消耗之间的矛盾愈发突出;当前全球广泛采用的气体压缩制冷技术虽然为我国经济贡献约2%的GDP,但能耗代价不容忽视——消耗了全社会近20%的电力资源,并产生约7.8%的有机气体碳排放。在碳达峰、碳中和目标约束下,传统制冷方式的高能耗、高排放已成为影响可持续发展的关键问题,寻找更低碳的替代路径成为业界共识。为应对该挑战,科研人员近年来将研发重点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,可从源头减少气体工质泄漏与排放——符合绿色制冷方向。然而——固态材料普遍存在导热速度慢、界面热阻大等问题,限制了其在大功率场景中的表现,也成为产业化推广的主要障碍。李昺团队的突破正是瞄准这一瓶颈。研究人员在实验中发现,硫氰酸铵溶液在压力变化下呈现显著的热效应:加压时盐类析出并放热;卸压后盐类迅速溶解并强烈吸热。在室温条件下,溶液温度可在20秒内下降近30摄氏度,在高温环境中的降温幅度更为明显,整体性能超过现有固态相变材料。团队将这一现象命名为“溶解压卡效应”。该发现的关键在于,将制冷工质与换热介质合二为一。传统制冷方案中,两者往往由不同物质承担,系统环节多、损耗大。相比之下,溶液具备良好的流动换热能力,同时依靠溶解与析出的可逆过程提供较大的冷量输出,从而在“低碳排放、大制冷量、高换热效率”之间取得兼顾。基于这一效应,李昺团队设计了四步循环系统:加压升温、向环境散热、卸压降温、输送冷量。测试显示,该循环单次可使每克溶液吸收67焦耳热量,理论效率达77%,体现出较强的工程应用潜力,也为后续技术转化提供了明确的科学依据。从应用层面看,这项突破具有现实意义。制冷技术广泛用于空调、冷链物流、工业冷却等领域。绿色制冷技术的进展有望降低有关产业能耗与运行成本,减少碳排放,并推动能源结构优化。同时,该技术也为我国在全球绿色技术竞争中形成先发优势提供了新的机会。

这项源自基础研究的发现,展示了科技创新对产业变革的推动力;在全球气候治理与能源转型加速的背景下,中国科学家以原创性成果为绿色发展提供了新思路。随着“溶解压卡效应”研究的更深入,我国有望在下一代制冷技术竞争中抢占先机,并为全球低碳转型贡献中国方案。