中國(guó)科學(xué)家研發(fā)出無運(yùn)動(dòng)部件超高溫?zé)岜茫瑸楦吆哪墚a(chǎn)業(yè)提供動(dòng)力

這項(xiàng)技術(shù)可以回收工業(yè)廢氣中通常被浪費(fèi)的能量。

由中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所羅二倉(cāng)研究員團(tuán)隊(duì)研發(fā)的這種創(chuàng)新熱泵，采用新型熱聲斯特林技術(shù)，能將低品位熱能提升至傳統(tǒng)熱泵無法達(dá)到的高溫。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，原型機(jī)在145攝氏度熱源驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)了270攝氏度的輸出溫度，突破了工業(yè)熱泵技術(shù)數(shù)十年來約200攝氏度的實(shí)用極限。

與傳統(tǒng)蒸汽壓縮系統(tǒng)不同，該熱泵依靠熱聲效應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱能傳遞。系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度駐聲波，從而將能量從低溫源泵送至高溫端。該設(shè)計(jì)可使用太陽能集熱器、核反應(yīng)堆余熱或工業(yè)廢氣流等中低溫?zé)嵩矗瑢U棄熱能轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)熱能。

這種熱能輸出適用于陶瓷、石化和冶金等工業(yè)流程，有望減少難減排行業(yè)對(duì)化石燃料的依賴。工業(yè)供熱約占中國(guó)熱能總消耗量的40%，國(guó)際能源署指出中國(guó)的技術(shù)選擇將深刻影響全球脫碳路徑。

目前中國(guó)每年有10%-27%的能源以廢熱形式流失，即使回收其中部分也能顯著提升工業(yè)能效。現(xiàn)有先進(jìn)吸收式熱泵通常僅達(dá)100攝氏度，吸收式熱變換器則難以突破200攝氏度。造紙、印染、制藥等行業(yè)需100-200攝氏度熱能，而陶瓷、冶金、石化等行業(yè)則需要200-1000攝氏度。

研究團(tuán)隊(duì)表示，隨著材料和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的進(jìn)步，超高溫?zé)岜糜型?040年前實(shí)現(xiàn)1300攝氏度的零碳供熱。羅二倉(cāng)研究員指出："開發(fā)能高效利用能源的超高溫工業(yè)熱泵，將成為實(shí)現(xiàn)中國(guó)'雙碳'目標(biāo)的關(guān)鍵路徑之一。"

中科院研究人員表示，在此溫度區(qū)間，太陽能或核熱能有望支持目前依賴化石燃料的金屬精煉或化工生產(chǎn)。雖然短期內(nèi)不會(huì)大規(guī)模部署，但該技術(shù)最終可能幫助工廠利用余熱或太陽能為最難脫碳的工業(yè)流程提供動(dòng)力。

相關(guān)研究成果已發(fā)表于《自然·能源》《應(yīng)用物理通訊》及《能源》期刊。

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