沸石热电池可降低数据中心冷却用电86%
2026-03-09 13:50
来源:NYU Tandon School of Engineering
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数据中心作为存储照片、流媒体播放和训练人工智能的设施,是电力消耗大户。其中相当一部分电力并未用于芯片运算,而是用于冷却数以百万计服务器产生的热量。随着人工智能发展推动数据中心数量增长,其电力需求给电网带来压力。

纽约大学坦登工程学院研究人员探索了一种替代方案:利用附近工厂的废热,通过可存储热能的材料为数据中心提供按需冷却。该研究论文预发表于ChemRxiv平台。

"尽管数据中心用电在美国电力市场中占比仍较小,但正在快速增长,"论文主要作者、化学与生物分子工程助理教授Dharik Mallapragada表示。"这是一个'扭转曲线'、迈向更可持续未来的机遇,可使各方受益。"

该方案核心是名为沸石的矿物材料。沸石是具有微孔结构的晶体材料,能够吸附水蒸气。干燥沸石接触水蒸气时释放热量,加热至足够高温时则释放水分,完成循环。沸石成本较低,已广泛应用于水处理和炼油等领域。

"沸石及其与水的作用可用于储存热能,"研究合著者、沸石合成与表征专家Pavel Kots助理教授表示。

工业设施产生的低温至中温废热可用于干燥沸石,完成热电池"充电"。释放的水分经冷凝回收,充电后的沸石通过卡车或铁路运至数据中心。在现场,服务器室的热空气帮助水分蒸发产生冷却效果,水蒸气被干燥沸石吸附。这一过程可替代数据中心目前使用的高耗电压缩制冷系统。

与常规储热方式不同,沸石储能在引入水分前不会随时间损耗能量,适合长期储存和数十公里范围内的运输。

研究团队通过热力学模型对比了该系统与传统方案。结果显示,该方案可使数据中心和工业设施的总用电量降低75%以上,其中数据中心冷却用电可减少86%。这使数据中心能效指标提升12%。

用水量方面,综合系统整体用水量增加15%至25%,但工业设施因废热用于热电池充电而非通过冷却塔排放,用水量显著下降。沸石充电释放的水可在现场回用,部分实现循环。

为实现这一方案,数据中心需与工业设施保持较近距离。研究人员对美国设施的地理空间分析显示,数据中心与周边十个工业场址的中位距离为57公里。考虑沸石运输能耗后,该系统仍可实现40%以上的净节电效果。

该方案尚处于模型阶段,面临沸石床设计、跨行业运营协调等工程挑战。研究团队已开始与行业领导者探讨规模化应用可能。这一思路将废热视为可货币化资源,通过热物流而非电力需求解决冷却问题,为数据中心发展提供新路径。

出版详情:作者:Gilvan Farias Neto等人,标题:《基于沸石的热能存储以利用工业废热为数据中心冷却》,发表于: ChemRxiv(2026)。期刊信息: ChemRxiv

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