问题:传统制冷技术面临环境挑战 随着全球气候变暖加剧,制冷需求持续攀升,但传统蒸气压缩制冷系统依赖氢氟烃等制冷剂,其全球变暖潜能值(GWP)极高。
据统计,全球氢氟烃类制冷剂年排放量预计2025年将超12亿吨二氧化碳当量,其中零下冷冻应用占比达27%。
这不仅加剧温室效应,也与全球碳中和目标背道而驰。
原因:技术瓶颈制约绿色替代方案 尽管弹卡冷冻技术因零排放、高能效被视为环保替代方案,但此前仅能应用于室温以上制冷,无法满足冷冻业需求。
核心挑战在于材料性能与系统设计:低温下合金相变温度难以降低,传热流体易冻结,且制冷结构需兼顾效率与稳定性。
突破:三大创新实现零下制冷 香港科技大学孙庆平教授团队通过三方面突破攻克难题: 1. 低温合金材料:采用高镍镍钛合金,将相变温度降至零下20.8摄氏度,在零下20摄氏度仍保持超弹性与高潜热; 2. 抗冻传热流体:选用30%氯化钙水溶液,避免低温冰晶堵塞,提升热交换效率; 3. 级联式管状结构:通过压缩式主动回热循环设计,实现均匀压缩与高效传热。
测试显示,该装置可在室温环境下将冷源温度降至零下12摄氏度,温差达36摄氏度,并成功在2小时内冻结20毫升水。
影响:减排潜力与行业变革 该技术若推广至全球冷冻业,每年可减少约3.3亿吨二氧化碳当量排放,相当于当前冷冻业总排放量。
此外,其模块化设计便于集成,为食品冷链、医疗冷藏等领域提供绿色解决方案。
前景:商业化与政策协同推进 研究团队正加速技术商业化,并与行业合作优化成本。
随着《基加利修正案》对氢氟碳化物(HFCs)的管控收紧,零排放制冷技术市场空间将进一步扩大。
专家指出,该成果不仅助力碳中和,更可能重塑全球冷冻产业链。
这项技术突破不仅代表了制冷领域的科学进步,更体现了科技创新服务于全球气候治理的现实路径。
在全球能源转型和碳中和目标日益紧迫的背景下,从基础材料到系统集成的全链条创新,正在为传统高耗能产业打开绿色转型的新窗口。
随着相关技术的不断完善和商业化推进,这项成果有望在冷冻、空调等多个领域实现规模应用,为人类应对气候变化的共同事业贡献科技力量。