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記者10日從中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所獲悉，研究團(tuán)隊(duì)在超高溫工業(yè)熱泵技術(shù)上取得系列重要進(jìn)展，成功研制出國際首臺泵熱溫度超過200℃的雙作用自由活塞型熱聲斯特林超高溫?zé)岜迷蜆訖C(jī)，為造紙、印染、陶瓷、冶金等大量耗熱工業(yè)領(lǐng)域提供了一種潛在的綠色高效供熱新路徑。相關(guān)成果已發(fā)表于《自然·能源》《應(yīng)用物理快報(bào)》等國際權(quán)威期刊。

工業(yè)供熱消耗了我國約40%的熱能，其溫度需求從100℃至1000℃以上不等。實(shí)現(xiàn)這些中高溫?zé)崮艿牡吞脊?yīng)，是達(dá)成“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。傳統(tǒng)蒸汽壓縮熱泵難以突破200℃溫區(qū)，且面臨環(huán)保工質(zhì)短缺問題；二氧化碳熱泵則受制于高壓和能效瓶頸。

中國科學(xué)院理化所羅二倉研究員團(tuán)隊(duì)長期致力于采用氦、氬等天然環(huán)保工質(zhì)的熱聲斯特林技術(shù)研究。該技術(shù)具備工質(zhì)安全、溫區(qū)寬廣、效率潛力高等優(yōu)勢。團(tuán)隊(duì)近期取得雙重突破：

一方面，他們創(chuàng)新提出“反相運(yùn)行”的聲場調(diào)控機(jī)制，成功研制出國際上首臺泵熱溫度超過200℃的雙作用自由活塞式熱聲斯特林超高溫?zé)岜脴訖C(jī)，巧妙規(guī)避了超高溫壓縮機(jī)研制的世界性難題。

另一方面，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了完全無運(yùn)動(dòng)部件的熱聲熱泵樣機(jī)，僅依靠熱能驅(qū)動(dòng)，即可將約140℃的低溫廢熱提升至270℃以上再利用，實(shí)現(xiàn)了熱能的“搬運(yùn)”與升級。

這些突破表明，熱聲斯特林技術(shù)有望發(fā)展成為新一代超高溫?zé)岜玫暮诵?，助力工業(yè)領(lǐng)域替代化石燃料供熱，減少碳排放。研究團(tuán)隊(duì)還對超高溫?zé)岜梦磥淼年P(guān)鍵材料與技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

（中國科學(xué)院理化所供圖）