1.早期CO2冷媒系統於大型冷凍.製冰廠與船舶業等已被使用,日後因CFC.HCFC合成冷媒
問世及其優越特性的廣泛應用,相對地,CO2冷媒的應用推展因而停滯許久!
由於合成冷媒長期被使用,因而造成大氣臭氧層破壞嚴重與溫室效應的溫暖化之弊!
基於此國際間蒙特婁公約簽署與今年度京都協議書頒布生效,日後合成冷媒的產量管制
將逐年遞減至禁用!故現階段對於CO2冷媒的研發又成了舉世注目焦點。
2.為了因應HCFC管制措施，各國皆提出替代的方案，目前較成熟的替代品為HFC’s類的
混合冷媒，這種冷媒雖然不會破壞臭氧層，但對地球仍然具有增加溫室效應的不良影響。
為了要尋找對地球環境更為無害的冷媒，世界各先進國家都把目標朝向自然冷媒，
例如氨(NH3)、二氧化碳(CO2)以及碳氫化合物(HCs)。
溫室效應會造成地球溫度上升，氣候異常，南北極冰山融解，海平面上升等種種嚴重問題，
HFCs冷媒顯然不是最佳的長期性替化冷媒，僅為一種中短期之替代冷媒。
所謂自然冷媒如氨(NH3)、碳氫化合物(HCs)、二氧化碳(CO2)、水(water)及空氣(air)等物質，
符合無破壞臭氧能力以及溫室效應極低等環保特徵，因此被視為可長期使用之替代冷媒。
然而氨(NH3)、碳氫化合物(HCs)冷媒有下列所述之安全顧慮?故對於CO2冷媒的研發更為迫切。
氨冷媒:為有毒的可燃性氣體，若機房無氨濃度偵測器與排風設備,則不得使用。
碳氫化合物:為可燃性物質，具有潛在之危險性;大型冷凍空調系統目前尚不適宜採用，
一般家用冰箱充填量小之系統較適合使用。
另則於石化工業，在預防其燃燒的措施技術上成熟，可應用於空調及熱泵系統
CO2冷媒:冷凍系統操作壓力極高，約為R12操作壓力的10倍，COP值僅為R134a的63%，
若要提升CO2冷凍系統的COP值，則需設計效率較高的壓縮機才能達成。
由於CO2的臨界點溫度相當低(31.1℃相當於88℉)，外界環境溫度已接近此溫度，若使用CO2為冷媒進行壓縮，則其冷凝散熱溫度勢必將超過臨界點溫度，
而處於超臨界(SuperCritical)區之中。
CO2的臨界點壓力亦相當高(73.8 bar相當於107O psi)，而且其冷凝散熱位在超臨界區之中進行，因此其工作壓力將更高於臨界壓力。就國際間所開發之CO2雛型壓縮機測試數據顯示，其壓縮機的吸入囗壓力便已達35~4O bar(約500~60O psi)，而其出囗壓力更高達80~llO bar(約1200~1600 psi)，平均壓力約為R-l2操作壓力的10倍左右。
如此在超臨界點區放熱，而在次臨界點的兩相區進行吸熱之過程，稱之為穿越臨界點的熱循環過程(TransCritical Cycle)。同時，在超臨界壓力區並無雙相區域存在，壓力與溫度間，為相互獨立的變數，CO2在超臨界點區進行放熱，有相當大的溫度降，此現象頗適合應用於高效率的熱泵系統中。綜合CO2冷媒的優點如下
a.對人體健康與居住環境無短、中、長之害處，故不需回收或再處理。
b.無毒且不會分解出刺激性物質。
c.不可燃(Non-Flammable)與不會爆炸(Non-Explosive)。
d.極佳的熱力性質。
e.氣體密度高，可降低使用的管路與壓縮機尺寸，系統重量減輕、結構緊湊、體積小，壓縮機的壓縮比降低，壓縮過程可以更接近等熵壓縮而使效率提升。
f.取得容易(可從工業廢氣中取得)，成本極低。
g.不破壞臭氧層。
h.溫室效應指數(GWP)為1。
然而，由於CO2具穿越臨界點的熱力特性，因此在設計上有許多待突破的技術:
a.由於工作壓力高於傳統許多，且吸排氣的壓差與溫差皆頗大，因此在壓縮機之各部零件的機械結構、壓縮室的防洩漏設計、傳動軸上的軸承選用、在高壓環境的潤滑油與油路設計、吐出口部位的排氣閥設計等，均應特別注意。
b.於密閉型壓縮機應用時，耐高壓的馬達結構、高起動負荷的馬達選用、低馬達轉子慣性、小體積高扭矩與高效率的馬達性能等設計，皆是不可忽略的。
c.如何在小管徑、高質量流率的CO2冷媒流動時，提高熱傳效率，例如設計出高熱傳效果的管排型式與空氣流路、強化吸排熱風扇的風速與風量等。
d.由於冷凝出口端與蒸發端的壓差大，因此，如何設計高效率的膨脹過程，是另一重要關鍵，例如可設計多段壓縮或膨脹裝置來降低壓縮功與膨脹損失等。
e.如何藉由高科技的電子感測與控制技術，針對各種環境需求，進行壓力與冷暖房能力的最適匹配控制。
f.高壓系統之動態特性掌控、高壓負荷運轉之振動噪音的防制，亦是面臨之重要技術課題。
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