初创公司Barocal发明的固态可挤压制冷剂有望颠覆冰箱和空调制冷方式

一家由材料物理学家创立的初创公司，正试图用全新的固态制冷材料改写我们给食物和室内空间降温的方式，如今它在商业化道路上迈出了关键一步。 这家公司名为 Barocal，过去七年一直在开发一种可以通过施加压力来吸热放热的固态材料，希望以此取代传统会泄漏并破坏臭氧层、加剧温室效应的制冷工质。 按计划，这类材料未来有望被应用到冰箱和空调系统中。

据报道，这家初创公司由剑桥大学教授、材料物理学家 Xavier Moya 创立，近期刚完成一笔 1000 万美元的新融资，用于推进其固态制冷方案的商业化进程。 这笔资金是在此前已从欧洲创新委员会获得 450 万美元资助、以及在 TERA-Award 能源解决方案竞赛中斩获 100 万美元奖金的基础上再度加码，被认为将显著加速 Barocal 的技术落地速度。

要理解 Barocal 的路线，先要回顾传统制冷系统的基本原理。 当下家用冰箱普遍采用液态制冷剂在箱体内部盘管中循环，这类制冷剂多为强效温室气体。 它们在蒸发成气体时，会从周围空气和食物中吸收热量，从而让内部空间降温。 随后，气态制冷剂被压缩机抽入并压缩，在这个过程中气体被加热。 高温高压气体再流经机身背面的盘管，风扇帮助其向外界空气散热，气体逐步冷却并重新冷凝为液体。 再经过节流元件降低压力后，液态制冷剂回到蒸发器盘管，整个循环不断重复完成制冷。

Barocal 的创新在于使用一种廉价的固态制冷材料——塑料晶体。 在静止状态下，这种晶体内部的分子可以自由旋转，此时材料本身能够吸收热量，其温度变化范围可稳定覆盖约 50 摄氏度（90 华氏度）。 当外界对其施加压力时，分子旋转被“按下暂停键”，晶体会释放出先前吸收的热量。 若在这一过程中让水流经过材料并将热量带走，再通过散热器将热量排向环境，就可以实现从冰箱或空调系统中把热“搬运”出去。

这一原理被称为“压卡效应”（barocaloric effect），也正是 Barocal 公司名称的来源。 借助这种固态压卡制冷材料，制冷系统不再依赖传统的温室气体制冷剂，从根本上消除泄漏时对气候带来的巨大负面影响。 同时，传统蒸汽压缩制冷循环能耗较高，需要大量电力驱动压缩机，而固态方案有望显著提升能效，降低制冷所需能源。

值得注意的是，Moya 和他的团队并非这一方向上的唯一探索者。 包括多家团队在内的科研力量正尝试利用类似原理开发低碳制冷技术，剑桥大学也在 Barocal 成立之前，对相关机制持续研究了长达 15 年之久。 例如，有研究团队提出了基于固态制冷剂的绿色空调方案，希望替代传统冷媒系统。

如果 Barocal 能在工程和市场层面“稳稳落地”，这类固态制冷技术有望在未来实现双重减排：一方面减轻全球对制冷需求所带来的用电压力，另一方面则从源头上剔除使用温室气体制冷剂的需求。 考虑到未来几十年全球冰箱和空调数量仍将大幅增长，这种替代路径在减缓气候变化方面的潜在影响被寄予厚望。

目前，Barocal 正在探索将其具有蜡状质感的固态制冷材料导入商用级暖通空调（HVAC）和制冷系统。 除了材料本身的研发，如何把这类“可挤压的固体”做进一个真正可用的系统，还需要大量工程工作，包括实现系统的小型化、高效性、成本控制以及运行时的低噪音。 公司此前透露，已与多家国际企业开展试点合作，目标是在三年内推出首款商业产品。 若进展顺利，消费者或许不必等待太久，就能在日常生活中体验到这种“未来冰箱”的制冷方式。