科大研發全球首台千瓦級彈卡綠色製冷裝置

香港文匯報訊 （記者 姬文風）全球氣候暖化加劇，空調製冷需求持續攀升，然而主流蒸氣壓縮製冷技術所用的製冷劑屬於典型的溫室氣體，其排放會導致全球變暖，陷入難解的暖化循環。香港科技大學研究團隊最近成功研發出全球首台千瓦級彈卡製冷裝置，僅需15分鐘就能夠在31℃高溫的室外環境下，將室內溫度穩定在21至22℃的區間，並實現零溫室氣體排放。負責研究的學者形容，這項零排放、低耗能的製冷技術有望重塑空調行業的格局，消費者將可受惠於較低的電費，技術改進也將使製冷裝置變得較輕巧，節省室內空間。研究成果已於國際頂級學術期刊《自然》發布。

為應對全球氣候暖化加劇，世界各地均着手開發環保替代方案。其中，「基於形狀記憶合金（SMAs）彈卡效應（elastocaloric effect）的固態製冷技術」憑藉其零溫室氣體排放及高能效潛力，引起學術界與產業界的廣泛關注。

此前的彈卡製冷裝置，最大製冷功率只有約260瓦，遠未達到商用空調所需的千瓦級要求。港科大機械及航空航天工程學系教授孫慶平與姚舒懷領導的研究團隊發現，這一技術瓶頸源於兩大核心問題，分別是製冷劑單位質量製冷功率（SCP）與系統總質量難以兼顧，以及高頻運行時傳熱效率不足。

為突破上述限制，團隊提出「材料串聯—流體並聯」的多胞架構設計，顯著提升換熱效率並確保高頻穩定運行。另一項重要技術創新是採用石墨烯納米流體作為傳熱介質，代替傳統蒸餾水，這種先進傳熱介質具有卓越導熱性。

在3.5赫茲高頻運行下，該裝置實現了12.3 W/g的單位質量製冷功率，總製冷功率達1,284瓦（零溫升條件下）。在應用測試場景中，該設備成功為一間2.7立方米的模型房屋降溫，在夏季室外30至31℃的環境下，僅需約15分鐘就能夠將室內溫度穩定在舒適的21至22℃。與現有固態製冷技術相比，該項創新成果在製冷功率與溫升綜合性能上均處於國際領先地位，並首次突破千瓦級製冷的門檻。

團隊去年曾成功研發多材料級彈卡製冷裝置，實現了創世界紀錄的75K溫跨，今次是其一年內取得的第二項彈卡製冷重大突破。孫慶平表示，這項研究成果有望重塑空調行業的格局，為實現碳中和目標提供關鍵的技術支持。

姚舒懷表示，團隊未來可通過開發新型彈卡材料以及優化旋轉驅動架構，進一步提升系統性能，有望進一步加強製冷效能，大幅縮減室內降溫的時間。

相關技術具有大規模應用潛力，團隊已為此申請多項國際專利，加速推進產業化進程。孫慶平透露，團隊正與產業界緊密合作，積極推動將技術商業化。