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25秒升温至550℃！天津大学研制出新型高温储热材料
2026年05月08日 11:35:15
来源：化工仪器网 点击量：4947
近日，天津大学封伟教授团队研制出一种新型高温复合相变材料，该材料具有高储热密度和优异的循环稳定性，为太阳能光热发电及工业余热回收等高温应用提供了新的解决方案。
随着高温工业过程与先进储能技术的快速发展，储热材料在升温速率、储热密度及循环稳定性等方面的要求日益提高，而性能优异的高温储热材料，正是支撑相关新能源与储能产业发展的关键基础材料。
近日，天津大学封伟教授团队研制出一种新型高温复合相变材料。该材料具有高储热密度和优异的循环稳定性，为太阳能光热发电及工业余热回收等高温应用提供了新的解决方案。相关成果发表于国际期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)。
在冶金及光热发电等高温应用场景中，传统中低温相变材料难以满足需求。高温熔盐虽具备较高储热密度和良好热稳定性，但与石墨烯气凝胶之间界面润湿性较差，接触角约为102°，难以通过常规浸渍或物理渗透方法实现均匀复合，容易导致熔盐泄漏及分布不均，从而影响整体性能。
针对这一问题，研究团队提出界面调控策略，在氧化石墨烯与三元共晶盐(LiF–NaCl–Li2CO3)体系中引入聚乙二醇(PEG)作为界面调控剂，通过其桥接作用改善两相之间的相容性。在80℃条件下搅拌形成均一凝胶体系，随后经液氮定向冷冻、冷冻干燥及高温退火处理，构建出稳定的石墨烯气凝胶-熔盐复合结构。退火过程中PEG被去除，熔盐被有效限域于石墨烯多孔骨架内部。
性能测试结果表明，该复合材料的初始熔化焓达到531.1 J/g，在经历50次高温热循环后，仍可保持约93%的储热能力。在聚光光照条件下，材料可在25秒内升温至550℃，全光谱平均吸收率达92.7%，在特定测试条件下光热转换效率最高可达91.6%。
更令人惊喜的是，随着热循环次数的增加，材料内部的熔盐晶粒逐步细化并发生重新分布，使得石墨烯孔道填充更加致密，导热性能反而显著提升——热导率由0.38瓦每米开尔文提高至0.67瓦每米开尔文。同时，石墨烯骨架提供了丰富的异质形核位点，有效缓解了熔盐容易过冷的问题，使相变过程更加稳定可控。
研究团队表示，该材料有望应用于聚光太阳能光热发电系统，实现白天储热、夜间释能，从而有效缓解太阳能的间歇性问题；在工业高温余热回收等领域也展现出良好的应用潜力。目前，团队正进一步优化材料的规模化制备工艺，并推动其在实际光热系统中的应用验证。
素材来源：天津大学
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