剛剛，中國超高溫熱泵重大突破！全球首臺突破200℃物理極限熱泵

剛剛，一項困擾全球能源界數十年的魔咒被徹底打破——利用看不見摸不著的“聲波”，中國科學家成功將低品位的熱能“泵”到了驚人的270℃，一舉攻克了工業供熱領域的“珠穆朗瑪峰”！

這不僅是數字的飛躍，更是底層邏輯的重構。近日，中國科學院理化技術研究所羅二倉團隊在《自然-能源》、《應用物理快報》和《能源》等國際頂刊上，密集發布了這一改變游戲規則的成果：他們成功研制出全球首臺泵熱溫度超過200℃的電驅動熱泵，以及無運動部件、溫升驚人的熱驅動熱泵。在全球競相尋找替代化石燃料供熱方案的今天，中國科學家用一種極其優雅的方式，給出了“滿分答卷”。

要在冬天把房間弄暖和，我們有空調（熱泵）。但在工業界，事情沒那么簡單。

造紙、印染、化工、冶金……這些工業巨獸每天都要吞噬海量的熱能。據統計，工業供熱占了中國熱能消耗的40%。然而，目前絕大多數工廠還在簡單粗暴地“燒開水”——燃燒煤炭或天然氣。

為什么不用熱泵？因為傳統的蒸汽壓縮式熱泵（就是你家空調那套原理）太“嬌氣”了。

一旦工作溫度超過160℃，普通的潤滑油會碳化，壓縮機會過熱“罷工”，連常用的制冷劑都會變成環境毒藥。所以在200℃以上的溫區，熱泵技術幾乎是一片荒漠。科學家們眼睜睜看著大量的工業余熱白白飄散，卻無計可施。

直到羅二倉團隊換了個思路：既然機械活塞怕熱，那我們就用“聲音”來干活。

這聽起來像魔法，但原理并不復雜：聲音本質上是空氣的振動，有壓縮也有膨脹。有壓縮，就有熱。

羅二倉團隊祭出的“大殺器”，叫熱聲斯特林技術

他們并不想制造噪音，而是利用高強度的聲波在封閉管道內傳遞能量。這里沒有復雜的機械連桿，工質也不再是破壞臭氧層的氟利昂，而是氦氣、氮氣這些在大自然中隨處可見的“老實人”。

但光有熱聲技術還不夠，因為想要突破200℃的物理極限，還有一個致命BUG：壓縮機依然怕熱。

在傳統設計中，產生壓力波的組件（壓縮機）通常和高溫區挨得很近。一旦溫度飆升，壓縮機內部的材料就會失效。這就好比你想從火山口取暖，但你的鏟子還沒伸過去就先化了。

怎么破？團隊在電驅動雙作用自由活塞熱泵中，玩了一手漂亮的“移形換影”。

他們創新性地提出了一種“聲場調相機制”。

請注意，這是整套系統的靈魂所在。簡單來說，科學家們通過精密的聲學設計，強行扭轉了系統內部聲波的“相位”。這一扭，奇跡發生了：系統內的能量傳輸方向被巧妙地“調包”了。

原本應該承受高溫的壓縮機，被“騙”到了低溫區舒服地待著；而原本的低溫部件，則搖身一變承擔起了高溫供熱的任務。

這就是一場工程學上的“太極”，借力打力，四兩撥千斤。

結果是震撼的：這臺原型機在溫差74℃的情況下，依然保持了1.68的性能系數（COP）。如果不考慮溫差，它最高能輸出214℃的高溫。

這是國際上首次有熱泵能“活著”闖入200℃以上的禁區。

如果你覺得電驅動還不夠科幻，那另一臺完全無運動部件的熱聲熱泵，絕對能刷新你的認知。

這臺機器里，連一個活塞都沒有。它就像一個靜靜躺著的幽靈，不需要插電。

它“吃”進去的是工廠里原本要扔掉的140℃~300℃的中低品位廢熱，在管子里轉了一圈，利用熱能驅動聲波，再用聲波泵送熱量，最后“吐”出來的，是270℃以上的高品質高溫熱源。

這是什么概念？

這意味著陶瓷廠、冶金廠那些原本被視為“垃圾”的廢氣廢熱，現在可以被原地回收，升溫增壓，再次通過管道送回爐膛。

這不叫變廢為寶，這叫“吃干抹凈”。

很多人可能還沒意識到這項技術的破壞力。

目前的270℃只是一個開始。由于使用的是惰性氣體，不受高溫分解限制，羅二倉團隊已經把目光投向了更遠的未來：500℃，800℃，甚至1300℃。

想象一下，未來的化工廠里不再有黑煙滾滾的鍋爐，取而代之的是一排排安靜的管道，利用核能或太陽能的熱量，通過這些“聲波搬運工”，源源不斷地為重工業提供幾百甚至上千度的高溫。

正如國際能源署（IEA）所言，中國的選擇將深刻影響全球趨勢。而在高溫工業熱泵這條賽道上，中國科學家剛剛按下了“加速鍵”。

參考文獻：

1. Emerging opportunities for high-temperature solid-state and gas-cycle heat pumps.Nature Energy(2025). https://doi.org/10.1038/s41560-025-01908-4
2. A ultra-high-temperature free-piston thermoacoustic Stirling heat pump capable of achieving above 200°C.Appl. Phys. Lett.(2025). https://doi.org/10.1063/5.0292379
3. A heat-driven thermoacoustic heat pump supplying heat up to 270°C.Energy(2025). https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.138325