華研製出新型高溫儲熱材料
美 子 |
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石墨烯——熔鹽複合材料的合成機理及性能
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在聚光光照條件下，材料可在二十五秒內升溫至
五百五十攝氏度。
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?新型高溫複合相變
材料性能測試
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複合材料的熱循環行為與光熱相變性能綜合表徵
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複合材料在不同製備與熱循環階段的微觀形貌表徵圖
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| 華研製出新型高溫儲熱材料 光熱發電是極具發展前景的可再生能源技術，不僅可實現電力能源的梯次利用，還能與風電、光電等互補運行。太陽能、風能等清潔能源資源豐富，但由於其間歇性和波動性，大規模高效利用始終受制於儲能技術。如何實現高效、穩定的能量存儲，一直是能源領域的重要研究方向。 中國天津大學的研發團隊研製出一種新型高溫複合相變材料。該材料具有高儲熱密度和優異的循環穩定性，為太陽能光熱發電及工業餘熱回收等高溫應用提供了新的解決方案。 研究人員指出，在冶金及光熱發電等高溫應用場景中，傳統中低溫相變材料難以滿足需求。高溫熔鹽雖具備較高儲熱密度和良好熱穩定性，但與石墨烯氣凝膠之間介面潤濕性較差，接觸角約為一百○二度，難以通過常規浸漬或物理滲透方法實現均勻複合，容易導致熔鹽洩漏及分佈不均，從而影響整體性能。針對這一問題，團隊提出介面調控策略，在氧化石墨烯與三元共晶鹽(LiF–NaCl–Li2CO3)體系中引入聚乙二醇(PEG)作為介面調控劑，通過其橋接作用改善兩相之間的相容性。在八十攝氏度條件下攪拌形成均一凝膠體系，隨後經液氮定向冷凍、冷凍乾燥及高溫退火處理，構建出穩定的石墨烯氣凝膠——熔鹽複合結構。退火過程中PEG被去除，熔鹽被有效限域於石墨烯多孔骨架內部。 性能測試結果表明，該複合材料在經歷五十次高溫熱循環後，仍可保持約百分之九十三的儲熱能力。在聚光光照條件下，材料可在二十五秒內升溫至五百五十攝氏度，全光譜平均吸收率達百分之九十二點七，在特定測試條件下光熱轉換效率最高可達百分之九十一點六。研究人員指出，值得注意的是，隨着熱循環次數增加，材料內部熔鹽晶粒逐步細化並發生重分佈，使孔道填充更加緻密，導熱性能顯著提升。同時，石墨烯骨架提供豐富的異質形核位點，有效緩解了熔鹽的過冷現象，使相變過程更加穩定可控。 團隊負責人表示，該材料有望應用於聚光太陽能光熱發電系統，實現白天儲熱、夜間釋能，從而緩解太陽能的間歇性問題；同時在工業高溫餘熱回收等領域也展現出良好的應用潛力。儲熱技術憑藉其長時、靈活、成本低、安全性高、壽命長等優勢，已成為新能源領域實現高效、低碳、穩定運行的關鍵技術之一，在經濟性、技術成熟度和環境適應性方面具備競爭力。當前，團隊正進一步優化材料的規模化製備工藝，下一步將結合實驗成果，推動其在實際光熱系統中的應用驗證，以此進一步提升實際的工作效率。 美子
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