1月8日,浙江大学能源工程学院研究员范利武团队与其合作者的研究成果以《Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries》为题发表于《Nature》。该团队提出全新“滑移强化接触熔化”机制,通过“全固态复合表面”改造相变热池内壁,成功破解了相变热池储能量与充放热速度的核心矛盾,为热储能技术突破提供新路径。
相变热池依托石蜡等材料相变潜热储热,虽储热密度高,但导热差、充热慢的问题长期制约其性能提升。传统解决方案或降低储热密度,或依赖复杂外力难以规模化应用。浙大团队另辟蹊径,瞄准“接触式传热”关键环节,通过超滑处理热池内壁,使固态相变材料依托自身重力紧贴热源,全程保持高传热速率,且无需依赖特殊相变材料,仅通过优化内壁环境即可实现高效传热。
该“全固态复合表面”由脉冲加热薄膜与“类液涂层”组成,可形成超薄液膜让相变材料脱离壁面滑动,大幅降低摩擦阻力。测试显示,采用普通有机相变材料时,热池功率密度达850kW/m³、能量密度保持31kWh/m³;结合导热增强复合相变材料后,功率密度飙升至1100kW/m³,能量密度仍达27kWh/m³,实现“快充”与“高储”双赢。
据悉,此项技术可基于现有装备直接改造,适配多种温区相变材料,在工业余热回收、太阳能热利用等领域应用潜力巨大,能助力企业节能减碳、降低成本。目前相关延伸研究已实现有机相变材料上万小时稳定运行,具备规模化工业应用条件。未来团队将进一步放大热池规模,解析传热机理,解决工程关键问题,为全球能源可持续发展注入新动能。