科大研制出全球首台千瓦级弹卡固态制冷设备

2月26日，据Nature期刊网站报道，香港科技大学的研究人员研制出全球首台千瓦级弹卡固态制冷设备，这标志着弹卡固态制冷技术在商业化应用上迈出了关键一步。相关研究成果以“Achieving kilowatt-scale elastocaloric cooling by a multi-cell architecture”为题发表在《Nature》期刊上。

随着全球气候变暖的加剧，空调制冷需求不断攀升。基于形状记忆合金弹卡效应（也即弹热效应）的固态制冷技术因其零温室气体排放、高能效潜力而成为学界与工业界关注的焦点。然而，此前弹卡制冷设备的最大制冷功率仅约260 W，尚无法满足商用空调所需的千瓦级要求。对此，研究人员提出了“材料串联–流体并联”的多胞架构设计，将10个弹卡制冷单元沿受力方向串联，每个单元包含4根具有高热交换效率的薄壁镍钛合金管，而并联流体通道设计则将系统压力控制在1.5 bar以下，确保了高频稳定运行。此外，研究人员采用石墨烯纳米流体替代传统蒸馏水作为传热介质，大大提高了导热性能。在3.5 Hz的高频运行条件下，该设备实现了12.3 W/g的单位质量制冷功率，总制冷功率达到1,284 W（零温升条件），首次突破了千瓦级制冷门槛。该研究为应对气候变化、推动制冷行业的低碳转型提供了创新解决方案。