CO2用作制冷剂起源于欧洲，迄今已经有100多年历史，CO2是一种环保物质，无色、无味、无毒的一种介质，从热力性能角度来讲，二氧化碳具有高密度和低粘度，其流动损失小、传热效果良好，并且通过对传热作用的强化，可以弥补其循环不高的缺点;同时二氧化碳环境表现优良、费用低易获取、稳定性好、有利于减小装置体积;在-20℃到-55℃的情况下，它是节省能耗的。这些明显的优势，使得二氧化碳制冷装置的研究与应用又一次成为在全球范围内受重视的热点。
随着我国冷藏冷冻食品市场发展快速增长，对节能、环保制冷技术的需求在急剧上升，以环保安全的CO2新技术替代原有的液氨/氟利昂制冷等不安全制冷技术是制冷行业的一大趋势。
CO2制冷技术主要应用于汽车空调、各种热泵和复叠式制冷系统。目前市场上二氧化碳冷库项目大多都是采用氨/二氧化碳复叠制冷系统。在复叠式制冷系统中，二氧化碳循环在亚临界条件下运行。此时二氧化碳用作低压级制冷剂，高压级用氨作制冷剂，氨的充注量只有纯氨系统的1/10，有效降低了氨充注量，极大地提高了系统安全性。与传统氨制冷相比，实际使用效率提高10%以上，能源消耗降低。
例如，在NH3/CO2复叠制冷系统中，NH3工质应用在系统的高温级，限制在设备间内，不进入加工间等人员密集的区域，有效降低NH3充注量，有效的防止了NH3的泄露，极大提高系统安全性;CO2制冷工质对大气臭氧层无破坏，不产生温室效应，具备效率高、经济性好、不可燃、无腐蚀性等突出特点，应用在低温级，对人员无伤害，对货物无污染。其安全、环保、节能的优异性能，符合当前国家积极倡导的“安全制冷、绿色制冷、低碳制冷”的先进理念。
在二氧化碳制冷技术应用方面，国内的研究虽然起步较早，已经逐渐开始掌握成套技术，水平与国外先比也差距不大，技术水平趋于成熟，但推广之路明显滞后。目前CO2制冷系统造价相对要高，更是令很多企业望而生畏。从长远来看，CO2制冷系统比氨系统、氟系统能效更高，CO2制冷系统比相对应的氟利昂制冷系统效率高5%-10%;从安全、综合运行的经济性上来说，CO2制冷系统无疑更具优势;就单单从工质方面来说，CO2比氟利昂成本更低，更易获得，未来氟利昂的成本必将不断升高，CO2将会是一种优质替代物，整个系统对于能效的有效提升和对人力成本的节省，以及安全维护成本的降低，对企业还是有很大的吸引力。