中新網(wǎng)杭州1月8日電(曹丹)1月8日，熱池國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了中國科學(xué)家在儲熱技術(shù)領(lǐng)域的團(tuán)隊一項重要突破。浙江大學(xué)能源工程學(xué)院研究員范利武團(tuán)隊與其合作者提出全新的研制有望“滑移強(qiáng)化接觸熔化”機(jī)制，通過為“相變熱池”內(nèi)壁構(gòu)造特殊表面，出可儲成功破解了儲熱材料充熱速度與儲熱密度難以兼得的快充長期矛盾，為實現(xiàn)熱能高效存儲與快速釋放提供了創(chuàng)新性解決方案。實現(xiàn)雙贏

浙江大學(xué)范利武科研團(tuán)隊。功率(資料圖，熱池浙江大學(xué)供圖)

　　熱量與電力同為重要能量形式，團(tuán)隊其存儲與釋放技術(shù)自古有之，研制有望如冰窖儲冰、出可儲熱水箱蓄熱，快充均可視為樸素的實現(xiàn)雙贏“熱池”。現(xiàn)代“相變熱池”利用石蠟、功率水合鹽等材料在固液態(tài)轉(zhuǎn)換時吸收或釋放的熱池“相變潛熱”來儲熱，雖儲熱密度高，但普遍存在導(dǎo)熱慢、充熱速度低的問題。

　　這項研究成果題為《Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries》為題。研究團(tuán)隊將目光聚焦于“接觸式傳熱”環(huán)節(jié)，創(chuàng)新性地為熱池內(nèi)壁打造了一層特殊“滑梯”——“全固態(tài)復(fù)合表面”。該表面由可脈沖加熱的薄膜與覆蓋其上的超光滑“類液涂層”構(gòu)成。脈沖加熱能在材料接觸壁面處瞬間形成極薄液膜，使固態(tài)儲熱材料“懸浮”并易于滑動；而納米級光滑的涂層則極大減少了滑動摩擦阻力。

　　“傳統(tǒng)方法要么犧牲儲熱密度，要么系統(tǒng)復(fù)雜難以循環(huán)應(yīng)用。我們好比在鍋底做了超滑處理并快速預(yù)熱，放入的黃油不僅不粘鍋，還能自行滑動快速融化。”范利武形象地解釋。同時，材料在重力作用下持續(xù)下沉，始終緊貼熱源，保證了傳熱過程持續(xù)高效。

　　實驗數(shù)據(jù)有力證明了該技術(shù)的優(yōu)越性。在測試“快充”效果時，若使用普通有機(jī)相變材料，熱池的功率密度達(dá)到850kW/m³(代表充熱速度)，能量密度保持31kWh/m³(代表儲熱能力)；如果與導(dǎo)熱增強(qiáng)的復(fù)合相變材料結(jié)合，功率密度更是飆升至1100kW/m³，能量密度仍有27kWh/m³，實現(xiàn)了“快充”與“高儲”的兼得。

　　成果的取得得益于跨學(xué)科深度交叉合作。范利武團(tuán)隊從工程熱物理基礎(chǔ)原理出發(fā)，融合了寧波大學(xué)葉羽敏團(tuán)隊的超滑涂層技術(shù)、普林斯頓大學(xué)胡楠所在團(tuán)隊的微流體建模技術(shù)帶來關(guān)鍵支撐，形成了強(qiáng)大的科研合力。

　　在應(yīng)用層面，該技術(shù)展現(xiàn)出巨大潛力。第一作者李梓瑞表示，該方案可直接改造現(xiàn)有儲熱裝備，適配多種類、多溫區(qū)相變材料，擴(kuò)展性強(qiáng)，有望廣泛應(yīng)用于工業(yè)余熱回收、太陽能熱利用、電力電子熱控等領(lǐng)域，助力節(jié)能降碳與成本控制。

　　展望未來，團(tuán)隊計劃進(jìn)一步放大熱池規(guī)模，深入解析相變傳熱機(jī)理，并攻克材料耐久性等關(guān)鍵工程問題。目前，相關(guān)技術(shù)已在有機(jī)相變材料上實現(xiàn)上萬小時穩(wěn)定運(yùn)行，具備了規(guī)?；瘧?yīng)用的潛力。

　　“我們期待這項技術(shù)能為全球能源可持續(xù)發(fā)展注入新動能，向世界展示中國在熱儲能領(lǐng)域的科研實力，并為能源基礎(chǔ)研究帶來信心?！狈独浔硎尽?完)