港科大研制全球首台零下弹卡冷冻装置,拓展绿色制冷至冷冻场景助力减排

全球气候变暖背景下,制冷技术面临严峻挑战。

当前,制冷产业在全球能源消耗中占据相当大的比重,而传统蒸气压缩制冷系统过度依赖氢氟烃等高全球变暖潜能值的制冷剂,这些物质对大气臭氧层破坏严重,加剧温室效应。

随着全球制冷需求的急速增加,如何在保证制冷效果的同时实现绿色低碳转型,已成为国际社会的共同课题。

香港科技大学机械及航空航天工程学系讲座教授孙庆平团队在长期研究基础上取得重大创新。

研究人员采用基于形状记忆合金的弹卡冷冻技术方案,通过材料创新、传热流体优化和制冷结构精心设计,成功突破了技术瓶颈。

与传统制冷方式不同,该装置利用形状记忆合金在循环应力作用下相变潜热的释放与吸收来实现冷却,彻底摒弃了对有害制冷剂的依赖。

从技术指标看,这一突破具有显著的创新意义。

在每秒一次的运行频率下,桌面型装置成功实现了从室温热汇约24摄氏度到冷源温度零下12摄氏度的温度跨越,温差达36摄氏度,这是弹卡冷冻领域首次达到摄氏零度以下的冷源温度。

装置产生的低温流体能够在60分钟内将隔热腔室内的空气温度稳定在零下4摄氏度,并在两小时内将20毫升蒸馏水完全冻结。

在性能评估方面,装置的单位质量制冷功率达到每克1.43瓦,系统能效最高可达3.4,展现出了可观的能源利用潜力。

此前,弹卡冷冻技术主要应用于室内空调制冷领域,其应用范围受限。

这次突破将该技术成功扩展至冷冻业应用,意义重大。

冷冻业的市场规模与空调业相当,涉及食品冷链、医药冷藏、工业冷冻等多个关系国计民生的重要领域。

新技术的成功示范为这一庞大产业的绿色转型提供了切实可行的方案。

从全球影响来看,这项技术的推广应用前景广阔。

研究团队估算,若新技术在全球制冷领域获得广泛应用,每年有望减少约3.3亿吨二氧化碳当量的温室气体排放。

这一数字相当可观,对于实现《巴黎协定》确定的全球气候目标具有重要意义。

该研究成果已在国际顶级学术期刊《自然》上正式发表,论文题为"低温相变合金实现零下弹卡制冷",充分体现了其学术价值和创新高度。

当前,全球制冷产业正处于技术升级和产业转型的关键时期。

欧盟、美国等发达经济体已相继出台政策,逐步淘汰高全球变暖潜能值的制冷剂。

中国作为全球最大的制冷设备生产和消费国,面临着既要满足日益增长的制冷需求,又要实现绿色低碳发展的双重任务。

港科大这一突破为全球制冷产业提供了新的技术选项,有助于推动产业链上下游的协同创新。

从实验室突破到产业变革,香港科技大学的创新成果为全球绿色制冷技术发展树立了新标杆。

在应对气候变化的全球行动中,科技创新正成为破解环境与发展矛盾的关键钥匙。

这项研究不仅展现了中国科研机构的前沿探索能力,更以实际行动诠释了“双碳”目标下的科技担当,为构建人类命运共同体贡献了智慧方案。