中新網(wǎng)杭州1月8日電(曹丹)1月8日，熱池國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了中國科學(xué)家在儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域的團(tuán)隊(duì)一項(xiàng)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(duì)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(chǔ)成功破解了儲(chǔ)熱材料充熱速度與儲(chǔ)熱密度難以兼得的快充長(zhǎng)期矛盾，為實(shí)現(xiàn)熱能高效存儲(chǔ)與快速釋放提供了創(chuàng)新性解決方案。實(shí)現(xiàn)雙贏

　　熱量與電力同為重要能量形式，團(tuán)隊(duì)其存儲(chǔ)與釋放技術(shù)自古有之，研制有望如冰窖儲(chǔ)冰、出可儲(chǔ)熱水箱蓄熱，快充均可視為樸素的實(shí)現(xiàn)雙贏“熱池”?，F(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(shí)吸收或釋放的熱池“相變潛熱”來儲(chǔ)熱，雖儲(chǔ)熱密度高，但普遍存在導(dǎo)熱慢、充熱速度低的問題。

　　這項(xiàng)研究成果題為《Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries》為題。研究團(tuán)隊(duì)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(chǔ)熱材料“懸浮”并易于滑動(dòng)；而納米級(jí)光滑的涂層則極大減少了滑動(dòng)摩擦阻力。

　　“傳統(tǒng)方法要么犧牲儲(chǔ)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(dòng)快速融化?！狈独湫蜗蟮亟忉?。同時(shí)，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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有力證明了該技術(shù)的優(yōu)越性。在測(cè)試“快充”效果時(shí)，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(chǔ)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(shí)現(xiàn)了“快充”與“高儲(chǔ)”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(duì)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(duì)的超滑涂層技術(shù)、普林斯頓大學(xué)胡楠所在團(tuán)隊(duì)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(chǔ)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(duì)計(jì)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(shí)現(xiàn)上萬小時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行，具備了規(guī)?；瘧?yīng)用的潛力。

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

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