中新网杭州1月8日电(曹丹)1月8日，国际顶级学术期刊《自然》在线发表了中国科学家在储热技术领域的一项重要突破。浙江大学能源工程学院研究员范利武团队与其合作者提出全新的“滑移强化接触熔化”机制，通过为“相变热池”内壁构造特殊表面，成功破解了储热材料充热速度与储热密度难以兼得的长期矛盾，为实现热能高效存储与快速释放提供了创新性解决方案。
热量与电力同为重要能量形式，其存储与释放技术自古有之，如冰窖储冰、热水箱蓄热，均可视为朴素的“热池”。现代“相变热池”利用石蜡、水合盐等材料在固液态转换时吸收或释放的“相变潜热”来储热，虽储热密度高，但普遍存在导热慢、充热速度低的问题。
这项研究成果题为《Pulse heating and slip enhance charging of phase-change thermal batteries》为题。研究团队将目光聚焦于“接触式传热”环节，创新性地为热池内壁打造了一层特殊“滑梯”——“全固态复合表面”。该表面由可脉冲加热的薄膜与覆盖其上的超光滑“类液涂层”构成。脉冲加热能在材料接触壁面处瞬间形成极薄液膜，使固态储热材料“悬浮”并易于滑动；而纳米级光滑的涂层则极大减少了滑动摩擦阻力。
“传统方法要么牺牲储热密度，要么系统复杂难以循环应用。我们好比在锅底做了超滑处理并快速预热，放入的黄油不仅不粘锅，还能自行滑动快速融化。”范利武形象地解释。同时，材料在重力作用下持续下沉，始终紧贴热源，保证了传热过程持续高效。
实验数据有力证明了该技术的优越性。在测试“快充”效果时，若使用普通有机相变材料，热池的功率密度达到850kW/m³(代表充热速度)，能量密度保持31kWh/m³(代表储热能力)；如果与导热增强的复合相变材料结合，功率密度更是飙升至1100kW/m³，能量密度仍有27kWh/m³，实现了“快充”与“高储”的兼得。
成果的取得得益于跨学科深度交叉合作。范利武团队从工程热物理基础原理出发，融合了宁波大学叶羽敏团队的超滑涂层技术、普林斯顿大学胡楠所在团队的微流体建模技术带来关键支撑，形成了强大的科研合力。
在应用层面，该技术展现出巨大潜力。第一作者李梓瑞表示，该方案可直接改造现有储热装备，适配多种类、多温区相变材料，扩展性强，有望广泛应用于工业余热回收、太阳能热利用、电力电子热控等领域，助力节能降碳与成本控制。
展望未来，团队计划进一步放大热池规模，深入解析相变传热机理，并攻克材料耐久性等关键工程问题。目前，相关技术已在有机相变材料上实现上万小时稳定运行，具备了规模化应用的潜力。
“我们期待这项技术能为全球能源可持续发展注入新动能，向世界展示中国在热储能领域的科研实力，并为能源基础研究带来信心。”范利武表示。(完)
