文章来源:科技日报
科技日报杭州1月8日电(记者江耘 通讯员周天宇 查蒙)浙江大学的科研团队带来了一项关键发现——他们提出的“滑动强化接触熔化”机制,通过“全固态复合表面”对相变热池内壁进行改造,有效化解了储能量大与充放热速度快之间的矛盾,为提升相变热池的性能开辟了新方向。这项研究成果已发表在权威期刊《自然》上。
电池已成为现代生活的必需品,而“热池”作为热能储存装置,与电池原理相似,能够实现热量的储存与释放。热池的种类很多,其中“相变热池”利用石蜡、水合盐等材料在固液转换时释放的“相变潜热”来储热。然而,储能量大与充放热速度快之间的矛盾,一直限制着相变热池的性能提升。
“石蜡、水合盐、糖醇这类材料在相变时储热密度很高,一小块就能‘装下’大量热能。不过,这种天生高储热的材料,导热能力往往很弱,导致充热速度非常缓慢。”范利武介绍道。
团队将目光聚焦于接触式传热,为热池内壁做了一层超滑处理,让固态的相变材料不粘壁,依靠自身重力始终紧贴底部热源,近距离接收不断传来的热量,从而使“热池”全程保持高传热速率。该方法不依赖特殊的相变材料,仅通过优化相变热池内壁环境来实现高效传热。
这一核心思路最终落地为“全固态复合表面”,它由能脉冲加热的薄膜(预热层)与覆盖在薄膜表面的“类液涂层”(滑动界面)组成。“就像在锅底涂了一层超顺滑的特殊涂层,再用小火快速预热锅底,然后把一块黄油放上去。不仅不粘锅,还能自己滑动着快速熔化。”范利武解释道,除此之外,相变材料会在自身重力作用下持续下沉,把熔化产生的液膜压得更薄,全程紧贴加热表面高效传热。“该技术最核心的优势,是实现了‘快充’与‘高储’的双赢。”范利武说。
