上海綠色制造展關注到，工業(yè)領域深度脫碳的最大挑戰(zhàn)之一——中高溫熱能的綠色供應，正迎來革命性技術突破。近日，我國科研團隊在國際上首次成功研制出泵熱溫度超過200℃的超高溫熱泵原型樣機。展會了解到，這項基于熱聲斯特林原理的創(chuàng)新技術，不僅攻克了傳統(tǒng)熱泵的溫區(qū)與工質(zhì)瓶頸，更為造紙、印染、陶瓷、冶金等大量耗熱工業(yè)提供了一條無需直接燃燒化石燃料的潛在供熱新路徑，標志著工業(yè)低碳供熱技術進入全新發(fā)展階段。

一、行業(yè)瓶頸：工業(yè)“熱需求”與“低碳化”的根本矛盾

工業(yè)供熱消耗了我國約40% 的熱能，溫度需求覆蓋100℃至1000℃以上的廣闊區(qū)間。實現(xiàn)這一龐大熱能的低碳供應，是達成“雙碳”目標的核心挑戰(zhàn)。現(xiàn)有技術路徑面臨雙重困境：傳統(tǒng)的蒸汽壓縮熱泵受限于工質(zhì)和材料，難以突破200℃ 的溫區(qū)天花板；而二氧化碳熱泵則存在系統(tǒng)高壓和高溫下能效下降的瓶頸。工業(yè)中高溫熱源的可再生化，亟需原理層面的原創(chuàng)性突破。

二、技術突破：熱聲斯特林技術打開“超高溫”之門

中國科學院理化技術研究所的研究團隊長期致力于熱聲斯特林技術研究，近期取得的兩方面突破，為問題提供了全新的解決方案：

攻克壓縮機難題的“雙作用自由活塞”樣機：團隊創(chuàng)新提出 “反相運行” 聲場調(diào)控機制，成功研制國際首臺泵熱溫度超200℃ 的雙作用自由活塞式熱聲斯特林超高溫熱泵。該設計巧妙規(guī)避了研制耐超高溫、高壓差壓縮機的世界性難題，實現(xiàn)了技術路線的跨越。

完全無運動部件的“純熱驅動”樣機：團隊另研發(fā)了完全無運動部件的熱聲熱泵樣機。該裝置僅依靠熱能驅動，即可將約140℃ 的低溫工業(yè)廢熱提升至270℃ 以上進行再利用，實現(xiàn)了對廢棄熱能的“搬運”與品位升級，系統(tǒng)可靠性潛力極高。

三、核心優(yōu)勢：天然工質(zhì)、寬廣溫區(qū)與高效潛力

與現(xiàn)有技術相比，熱聲斯特林超高溫熱泵展現(xiàn)出多重顛覆性優(yōu)勢：

工質(zhì)絕對環(huán)保與安全：采用氦、氬等天然惰性氣體作為工質(zhì)，無毒、不可燃、不破壞臭氧層且無溫室效應，徹底解決了合成氟化物工質(zhì)的環(huán)保與供應短缺問題。

工作溫區(qū)極為寬廣：該技術原理上可覆蓋從近室溫至500℃以上的溫區(qū)，能夠滿足絕大多數(shù)工業(yè)流程的熱量需求，應用前景廣闊。

效率與可靠性潛力高：系統(tǒng)結構相對簡單，尤其是無運動部件版本，有望實現(xiàn)高可靠性與長壽命，為工業(yè)連續(xù)穩(wěn)定運行奠定了基礎。

四、應用展望：重塑高耗熱行業(yè)的能源地圖

此項突破的深遠意義在于，它首次為工業(yè)領域提供了一種有望規(guī)模化替代燃煤、燃氣鍋爐的電氣化高溫熱源方案。若未來實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，它將直接賦能：

流程工業(yè)：為造紙烘干、印染定型、陶瓷燒結、冶金加工等環(huán)節(jié)提供綠色蒸汽或高溫熱風。

余熱回收：將大量中低溫工業(yè)余熱提升為可用的高品位熱能，實現(xiàn)能源的梯級高效利用。

系統(tǒng)脫碳：與可再生能源電力結合，構建“綠電”驅動“綠熱”的完全零碳供熱系統(tǒng)。

上海綠色制造展認為，超高溫熱泵技術的突破，是工業(yè)用能體系從“燃料燃燒”轉向 “電能驅動”和“熱量搬運” 這一根本性變革的關鍵拼圖。它不僅是單項設備的創(chuàng)新，更預示著整個工業(yè)熱工基礎的重構。展會持續(xù)關注并致力于展示此類處于產(chǎn)業(yè)化前夜的前沿性、顛覆性綠色技術，它們代表了未來工業(yè)的核心競爭力，將為高耗熱產(chǎn)業(yè)的深度脫碳與可持續(xù)發(fā)展注入強大的原生動力。

來源：寧德市科學技術局官網(wǎng)（轉載自《科技日報》）

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