Китайские учёные совершили прорыв в технологии «зелёного» охлаждения

Группа китайских исследователей совершила прорыв в холодильной технологии, открыв новый охлаждающий эффект, который может помочь одновременно достичь низких выбросов углерода, высокой холодопроизводительности и высокой эффективности теплопередачи. Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в четверг в журнале Nature.

Холодильные технологии — один из краеугольных камней современного общества. Широко используемое парокомпрессионное охлаждение вносит вклад в около 2% ВВП Китая, но при этом потребляет почти 20% электроэнергии страны и генерирует 7,8% её углеродных выбросов.

Чтобы удовлетворить потребность в большей эффективности и сокращении выбросов, исследователи в последние годы разрабатывали твёрдотельные калорические материалы. Эти материалы поглощают и выделяют тепло за счёт изменений давления или магнитных полей, что позволяет избежать проблем с выбросами.

Однако у таких материалов есть фатальный недостаток: твёрдые тела плохо передают тепло, что делает их неэффективными при необходимости крупномасштабного использования.

Исследовательская группа под руководством Ли Бина из Института исследования металлов Китайской академии наук обнаружила эффект растворения баро-калорического охлаждения в растворе соли NH?SCN. Когда к такому раствору прикладывается давление, твёрдый NH?SCN выпадает в осадок и выделяет тепло. При снятии давления соль быстро растворяется в растворе, поглощая при этом большое количество тепла.

При комнатной температуре температура раствора может упасть почти на 30 градусов Цельсия в течение 20 секунд, а при более высоких температурах достигается ещё более высокая производительность охлаждения, что значительно превосходит возможности современных твёрдотельных калорических материалов.

Как отмечается в исследовании, этот новый метод объединяет хладагент и теплоноситель в единую жидкость, достигая одновременно низких выбросов углерода, высокой холодопроизводительности и высокой эффективности теплопередачи.

На основе этого открытия команда разработала четырёхступенчатую циклическую систему, включающую повышение давления для нагрева, рассеивание тепла в окружающую среду, сброс давления для охлаждения и подачу холодопроизводительности.

Симуляции показывают, что один цикл этой системы может обеспечить поглощение 67 джоулей тепла на грамм раствора с энергоэффективностью до 77%, демонстрируя значительный потенциал для инженерных и коммерческих применений.

Исследование не только предлагает новый принцип охлаждения, но и закладывает критически важную научную основу для разработки эффективных и экологически чистых охлаждающих технологий следующего поколения, таких как системы охлаждения для крупных центров обработки данных.

Согласно отчёту «Глобальный мониторинг охлаждения 2025» (Global Cooling Watch 2025), выпущенному Программой ООН по окружающей среде (UNEP), спрос на охлаждение к 2050 году может более чем утроиться по сравнению с уровнем 2022 года, что почти удвоит выбросы парниковых газов, связанные с охлаждением.