科技日报记者 陆成宽
记者10日从中国科学院理化技术研究所获悉，研究团队在超高温工业热泵技术上取得系列重要进展，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，为造纸、印染、陶瓷、冶金等大量耗热工业领域提供了一种潜在的绿色高效供热新路径。相关成果已发表于《自然·能源》《应用物理快报》等国际权威期刊。
工业供热消耗了我国约40%的热能，其温度需求从100℃至1000℃以上不等。实现这些中高温热能的低碳供应，是达成“双碳”目标的关键挑战之一。传统蒸汽压缩热泵难以突破200℃温区，且面临环保工质短缺问题；二氧化碳热泵则受制于高压和能效瓶颈。
中国科学院理化所罗二仓研究员团队长期致力于采用氦、氩等天然环保工质的热声斯特林技术研究。该技术具备工质安全、温区宽广、效率潜力高等优势。团队近期取得双重突破：
一方面，他们创新提出“反相运行”的声场调控机制，成功研制出国际上首台泵热温度超过200℃的双作用自由活塞式热声斯特林超高温热泵样机，巧妙规避了超高温压缩机研制的世界性难题。
另一方面，团队研发了完全无运动部件的热声热泵样机，仅依靠热能驱动，即可将约140℃的低温废热提升至270℃以上再利用，实现了热能的“搬运”与升级。
这些突破表明，热声斯特林技术有望发展成为新一代超高温热泵的核心，助力工业领域替代化石燃料供热，减少碳排放。研究团队还对超高温热泵未来的关键材料与技术发展方向进行了展望。
（中国科学院理化所供图）
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