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2023年度科普行动专项计划(第五期)丨二氧化碳制冷剂:小分子,大未来

发布时间:2023-07-21作者:上海能动中心

   科技立则民族立,科技强则国家强。科普是智慧之源、力量之源、创新之源。把握大势,实现高水平科技自立自强,需要重视蓄积科普的力量。

   2023年5月13日-5月14日,“中国科学院第十九届公众科学日暨全国科技工作者日”正式拉开帷幕,为响应“遇见科学,预见未来”主题活动,上海浦东先进能源动力研究中心正式启动2023年度科普行动专项计划,本次主题是“点燃全民科普明灯,筑梦科技自立自强”。
   科普行动专项计划第五期分享主题是二氧化碳制冷剂:小分子大未来。

   在灾难片中,我们经常看到这样的场景:巨大的冰山在海洋中崩解,海平面迅速上升,吞噬着沿海城市;炎热的夏天变得更加酷热,高温和干旱引发了森林大火,整个森林化为一片焦土;动物们失去了栖息地,生物多样性急剧减少,生态系统彻底崩溃…而这一切都是由全球变暖引起的。

   其实,全球变暖正在悄然改变着我们的地球,改变我们的生活场景,如果不采取紧急行动,我们将面临更严峻的场景。

全球气候变暖(图片来源:视觉中国)

   为了避免这样的场景发生,减少温室气体的排放是至关重要的一步。而在这个过程中,CO2制冷剂的重要性不可忽视。

   相比于传统制冷剂,CO2制冷剂具有环境友好,无毒,不可燃,单位容积制冷量高,成本低等优势。所以,大规模使用CO2制冷剂来替代传统制冷剂可以在很大程度上减缓全球变暖的趋势。

CO2分子结构示意图(图片来源:视觉中国)

   那么CO2制冷剂是怎么实现制冷或制热的效果呢?其根本原理是CO2制冷剂的压缩和膨胀的循环过程。以我们日常生活中随处可见的空调为例,当空调制冷时,蒸发器中的CO2从室内吸热并释放到室外,而在制热时则相反,冷凝器中的CO2从室外吸热并释放到室内,从而实现空调的制冷和制热效果。CO2制冷剂就像是一个超级英雄,穿梭在各个制冷设备中,默默地为我们的地球做出贡献。

CO2制冷/制热原理(图片来源:视觉中国)

   CO2制冷剂原理和性质决定了其在很多领域都有广泛的应用。例如,在北京2022年冬奥会新建、改建的7座冰上场馆中,其中有5块冰面使用了CO2制冷系统。

CO2冰场(图片来源:视觉中国)

   在汽车领域,2021年大众集团在纯电MEB平台中多款车型中配备了CO2热泵空调,经测试,其在15℃的环境中,工作效率比普通热泵提升了25%。并且,在未来有更多的汽车使用CO2制冷剂。除此之外,CO2制冷剂还广泛应用于热泵热水器、商超、冷柜、工业制冷和超低温制冷等领域。

CO2汽车空调(图片来源:视觉中国)

   展望未来,我们可以预见,随着“双碳”目标的推进,CO2制冷剂将会得到更广泛的应用。这一应用在创造更加舒适的生活环境的同时,也为保护地球环境做出更大的贡献。

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供稿|梅申功

责编|郑雯洁