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用水压驱动相变材料 制冷效应超部分商用制冷剂

浏览: 发表时间:2022-02-09 16:04:07

  作者:吴长锋

  记者2月6日从中国科学院合肥研究院获悉,该院固体物理研究所研究团队突破了“固态—固态”相变制冷材料研究的传统思路,提出了“通过静水压驱动液—固相变实现制冷效应”(液态—固态)这一创新思路,在正构烷烃体系中获得了室温庞压卡效应,为发展绿色环保的新型制冷技术开辟了新的道路。研究成果日前发表在期刊《自然·通讯》上。

  现有制冷设备主要采用气体压缩循环技术,通过制冷剂达到制冷效果。第一代制冷剂氟利昂因破坏臭氧层已基本停用。第二代制冷剂以氢氟碳化物为主。但氢氟碳化物的全球变暖潜能值是二氧化碳的几百至上万倍,具有强烈的温室效应。未来30年氢氟碳化物等非二氧化碳强效温室气体的生产和消费量,将被强制消减80%以上。因此,发展绿色环保的新型制冷技术将是解决当前气候变化问题、实现“双碳”战略目标的重要一环。

  固态相变材料在磁场、电场、单轴压和净水压等外场驱动下会迅速发生热响应,即固态相变热效应。由于这类材料对环境影响极小,因此固态相变热效应为研发新一代绿色制冷技术提供了可能。但现有固态相变制冷材料的制冷性能仍然难以与传统气体制冷剂匹敌。

  研究中,科研人员首次提出了利用压力驱动液—固相变实现庞压卡效应的创新思路,在正构烷烃中发现了低压力驱动的庞压卡效应。在低至50兆帕的压力时便可驱动正构烷烃产生较高的等温熵变,是已知固态相变压卡材料最高值的3倍以上,甚至超越了部分商用气体制冷剂的对应值。该类材料无需添加传压介质,便于制冷设备的小型化,且成本低廉、相变过程可逆且不产生有害排放。

  该研究成果为新型绿色制冷技术提供了新思路并奠定了材料基础,也为探索性能更加优异的新型庞压卡材料指明了方向。

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