浙大团队提出接触熔化新机制助推相变热池“快充高储”兼得并拓展应用边界

热能存储技术作为现代能源管理体系的重要组成部分,其应用前景日益广阔。

作为热能存储的主要装置,相变热池以其工作原理清晰、应用潜力大等特点,成为国际能源领域的研究热点。

浙江大学能源工程学院范利武研究团队与合作者近日提出的突破性技术方案,为这一领域的发展注入了新的活力。

相变热池的工作原理与电池储能类似,利用石蜡、水合盐、糖醇等材料在固液转换过程中释放和吸收的潜热来实现热量的储存与释放。

这类材料具有储热密度高的天然优势,仅需少量物质便可储存可观的热量。

然而,长期困扰该领域发展的核心问题在于:储热容量大的材料往往导热性能不佳,导致充放热过程缓慢,严重制约了相变热池的实际应用效率。

这一矛盾的存在使得相变热池难以满足现代社会对高效能源存储的需求。

范利武团队经过深入分析发现,问题的关键在于相变材料与热源之间的接触传热效率。

在传统设计中,固态相变材料易粘附于热池内壁,造成与热源接触不稳定,传热效率低下。

基于这一认识,研究团队创新性地提出了"滑移强化接触熔化"的新机制,通过在热池内壁进行特殊处理来彻底改善传热条件。

具体而言,该技术的核心载体为"全固态复合表面",由两层结构组成:下层是能够脉冲加热的薄膜预热层,上层覆盖着具有超低摩擦特性的"类液涂层"。

这层涂层赋予内壁极强的滑移特性,使固态相变材料不会粘附,而是在自身重力作用下始终紧贴热源。

当加热开始时,相变材料逐渐熔化,产生的液膜被持续下沉的固体部分压得更薄,从而与加热表面保持极近的距离,实现全程高效传热。

这一设计巧妙地利用了物理规律,无需依赖特殊的相变材料本身,仅通过优化热池内部环境就能显著提升传热效率。

该技术的创新之处还在于其通用性强的特点。

相比于传统方案需要开发新型相变材料的路径,这一方法只需对现有热池的内壁环境进行改造,即可广泛应用于各类相变储热系统。

这大大降低了技术推广的难度和成本,为产业化应用创造了有利条件。

从能源战略的角度看,该项技术突破具有重要意义。

随着全球能源结构转型加快,如何高效存储和利用热能成为关系能源安全的重大课题。

工业余热回收、太阳能热利用、建筑供暖等领域对高性能相变热池的需求日益迫切。

范利武团队的成果为这些应用场景提供了技术支撑,有助于提高整个社会的能源利用效率,减少能源浪费。

研究团队表示,该技术实现了"快充"与"高储"的有机统一,打破了相变热池长期存在的性能瓶颈。

这不仅是对基础科学问题的深入探索,更是对能源存储技术实际应用需求的有力回应。

这项来自中国实验室的原创性突破,不仅为全球储能技术发展提供了新范式,更彰显了我国在能源科技领域的创新活力。

在"双碳"目标引领下,此类基础研究的持续突破,正加速推动我国从能源技术应用大国向原始创新强国转变。

未来随着技术迭代与工程化落地,高效相变储热技术或将成为构建新型能源体系的重要拼图,为全球绿色转型贡献中国智慧。