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記者10日從中國科學院理化技術研究所獲悉，研究團隊在超高溫工業(yè)熱泵技術上取得系列重要進展，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熱泵原型樣機，為造紙、印染、陶瓷、冶金等大量耗熱工業(yè)領域提供了一種潛在的綠色高效供熱新路徑。相關成果已發(fā)表于《自然·能源》《應用物理快報》等國際權威期刊。

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。實現(xiàn)這些中高溫熱能的低碳供應，是達成“雙碳”目標的關鍵挑戰(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。

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

一方面，他們創(chuàng)新提出“反相運行”的聲場調(diào)控機制，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熱泵樣機，巧妙規(guī)避了超高溫壓縮機研制的世界性難題。

另一方面，團隊研發(fā)了完全無運動部件的熱聲熱泵樣機，僅依靠熱能驅動，即可將約140℃的低溫廢熱提升至270℃以上再利用，實現(xiàn)了熱能的“搬運”與升級。

這些突破表明，熱聲斯特林技術有望發(fā)展成為新一代超高溫熱泵的核心，助力工業(yè)領域替代化石燃料供熱，減少碳排放。研究團隊還對超高溫熱泵未來的關鍵材料與技術發(fā)展方向進行了展望。

（中國科學院理化所供圖）