随着数字经济加速发展,我国数据中心规模已突破500万标准机架,年耗电量超过全社会用电量的2%。
在这些"数字大脑"高效运转的背后,冷却系统的能耗占比居高不下,传统压缩机制冷技术面临能耗高、效率低的双重挑战。
中国科学院金属研究所的科研团队历经五年攻关,在硫氰酸铵溶液实验中取得重大发现。
该溶液在压力变化下表现出独特的相变特性:加压时盐分析出并释放热量,卸压后盐分迅速溶解并强力吸热,这一过程被命名为"溶解压卡效应"。
实验数据显示,该技术可在20秒内实现近30℃的快速降温,且高温环境下性能更为突出。
与传统制冷技术相比,这项突破具有三大创新优势:首先是能效突破,将制冷工质与换热介质功能合二为一,理论效率较传统技术提升50%以上;其次是环保特性,完全规避了氟利昂等温室气体的使用;最重要的是解决了制冷领域的"不可能三角"——在保持低碳排放的同时,兼顾大冷量输出和高效换热。
研究团队据此设计出四步循环系统,通过"加压-散热-卸压-制冷"的闭环流程,每克溶液可吸收67焦耳热量。
该技术特别适用于数据中心、5G基站等需要精准温控的场景。
据测算,若在全国数据中心推广应用,每年可节约用电约300亿千瓦时,相当于减少二氧化碳排放2000万吨。
业内专家指出,这项技术突破标志着我国在相变制冷领域已走在世界前列。
其工程化应用将分三步推进:2025年前完成小型示范系统验证,2030年实现模块化商用,远期目标是与可再生能源系统耦合,构建零碳冷却网络。
国家发改委相关人士表示,该技术已被列入"十四五"绿色技术创新重点专项,将获得政策与资金支持。
从“制得冷”到“高效把冷送到热源处”,再到“以更低能耗实现同等或更高散热能力”,冷却技术的每一次进步都关系到算力增长的边界与绿色转型的成色。
“溶解压卡效应”的发现提示我们:面向国家战略需求的关键技术突破,既要在基础机理上敢于开辟新路径,也要在工程落地上久久为功。
随着更多交叉领域协同攻关推进,这类源头创新有望在现实应用中释放更大价值,为高质量发展提供更坚实的支撑。