中国科学院理化技术研究所研究员罗二仓团队,系统梳理研究了未来高温热泵发展技术路线,并成功研制出国际首台泵热温度超过200℃的电驱动双作用自由活塞及热驱动热声超高温热泵原型样机,相关研究成果近日发表于《自然-能源》《应用物理快报》和《能源》。
当前工业生产中,造纸、印染、烤酒、医药等需要100℃至200℃的热能或蒸汽供应,而陶瓷、冶金、石油化工等则需200℃至1000℃甚至更高温度的高温热能。然而,传统的热泵技术正面临严峻挑战,现有的蒸汽压缩热泵难以实现200℃以上的工作温区,且环保安全工质匮乏。同时,采用温室效应较低的二氧化碳热泵技术面临系统工作压力过高、能效不高等难题。
“发展可高效实现能源利用的超高温工业热泵,将成为实现‘双碳’目标的关键路径之一。”罗二仓说。
近十几年来,罗二仓团队聚焦采用环保工质,如氦气、氩气、氮气等绿色工质的热声斯特林技术,研发具有广阔应用前景的新一代热泵技术。
研究团队对包括热声斯特林热泵技术在内的几种潜在可实现超高温热泵技术的研究工作做了总结凝练,并对未来超高温热泵技术所涉及的关键材料、技术等的发展方向提出了建议及展望。
同时,团队创新性地提出了电调相,从而建立了双作用热泵的“反相运行”声场调相机制,巧妙实现了系统中声功的反向传输、高温换热器与低温换热器功能对调,保障了压缩机的低温运行,从根本上破解了超高温压缩机kaiyun开云研制的难题,成功研制出国际首台泵热温度超过200℃的双作用自由活塞型热声斯特林超高温热泵原型样机。
此外,团队还研究了完全无运动部件的热声热泵,实验样机以热能驱动,可以将140℃左右的低品位热能泵送到270℃以上的热源。
“下一步,研究团队将针对更高温度需求的石化、冶金、陶瓷等高温工业过程热泵技术开展研究。例如,可将压水堆核反应堆仅为300℃左右供热温度或者太阳能槽式集热400℃至500℃的热源,通过超级高温热声热泵技术提高到500℃至800℃,为重工业零碳高温用热提供一种崭新的技术途径。”罗二仓说。
我国自主设计建造的全球首制甲醇双燃料动力智能超大型油轮“凯拓”轮22日在辽宁大连成功交付。
中国科学院大连化学物理研究所副研究员方光宗、研究员潘秀莲团队在乙炔氢氯化制氯乙烯研究领域取得新进展。
《自然》杂志网站12月18日刊发文章,展望了2026年值得关注的科学事件,涉及人工智能(AI)、基因编辑和太空探索等多个领域。中国计划于2026年发射嫦娥七号探测器,目标是在布满岩石与陨石坑、着陆难度极大的月球南极附近着陆。
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种子是“农业芯片”。精准设计育种这盘大棋,在科技工作者手中,正下得风生水起。
12月17日,《自然》发布2025年值得关注的七大暖心科学故事,从基因编辑的多项突破,到传染病的快速防控,再到政策层面的重大胜利,都让人们为这一年感到高兴。
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由我国多家研发单位联合完成的两项降糖减重药物Ⅲ期临床研究成果,北京时间18日在线发表于国际科学顶级学术期刊《自然》(《Nature》)。
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近日,“大国重器”中国天眼(FAST)又传来好消息。截至2025年11月5日,它已发现脉冲星1170颗,远超同期其他望远镜发现总数。
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