↓↓↓文章末尾获取原文链接↓↓↓

本文1082字，阅读约需4分钟

摘要：研究团队证实，通过采用能够实现热量快速进出的流化床，约100～300℃的中温区域使潜热蓄热颗粒流态化，使得100～300℃左右的中温废热能够比以往更快速地进行蓄热和放热，有望在未来进一步有效利用中温废热，缓和发电站的供需波动。

关键词：潜热蓄热材料（h-MEPCM）、流化床、中温废热、潜热蓄能

研究团队阐明在约100～300℃的中温区域使潜热蓄热颗粒流态化时的快速蓄热、放热行为，并通过实验明确了此时颗粒状态的变化。本研究使得100～300℃左右的中温废热能够比以往更快速地进行蓄热和放热，有望在未来进一步有效利用中温废热，缓和发电站的供需波动。

背景

全球消耗的能源中约有一半以废热形式散失，其中超过89%集中在100～300℃的温度区域。因此，用于废热回收的热能储存受到关注。在热能储存中，利用物质相变（注1）时吸收和释放能量的潜热蓄能，由于能够在一定温度下放热且具有较高的能量密度而备受关注。此前，北海道大学开发了可在室温至800℃范围内调节工作温度、且可作为陶瓷颗粒进行处理的潜热蓄热微胶囊h- MEPCM（北海道大学微胶囊相变材料），并证实其具有高热导率和操作性。然而，以往的研究存在以下问题：（1）采用固定床方式，热量进出速度较慢；（2）关于能够实现热量快速进出的流化床（注2）的研究，仅停留在使用有机物在100℃以下进行的实验，缺乏100℃以上的流化床潜热蓄热技术，这成为了实现实用化所面临的难题。

研究成果

北海道大学开发的MEPCM颗粒层（Sn@α-Al₂O₃，平均粒径31μm，熔点239℃），内部使用锡作为相变材料，采用α-氧化铝颗粒作为胶囊材料以防止其在液态时溶解。东京农工大学通过实验阐明，将其流态化后，在约100～300℃的温度范围内，能够稳定且快速地进行蓄热和放热。此外，还详细阐明了流态化的颗粒在长达40小时内的状态和蓄热性能。

图1. 流化床实验装置图

图2. 流化床蓄热时（左）及放热时（右）粒子层内温度的时间变化

图3. 实验前后电子显微镜下的Sn@α-Al2O3 MEPCM颗粒表面图像和元素映射图像

今后计划

本研究使得100～300℃左右的中温废热能够比以往更快地进行蓄热和放热，有望进一步扩大中温废热的有效利用。此外，通过与生物质发电站、地热发电站、火力发电站等进行整合，储存废热和剩余电力，并在电力不足时释放，有望缓解发电站的供需波动。

术语解释

注1）相变：指物质在固态、液态、气态之间的变化。通常会伴随大量的热量进出。本研究有效利用了固态与液态相互转化时的热量进出。

注2）流化床：指通过从容器内固体颗粒下方吹入气体或液体等流体，使颗粒像液体一样悬浮、流动的装置。与不使固体颗粒流态化的固定床相比，流化床能够促进装置内固体颗粒的混合，从而显著加快热量和物质的移动速度，但是也容易导致颗粒受损。

https://www.tuat.ac.jp/documents/tuat/outline/disclosure/pressrelease/2025/20260212_02.pdf

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.5c03913

（1）资讯定制

对于本文章中提到的技术，有海外相关技术信息（行业资讯、技术报告、专利信息等）扩展搜集需求的，欢迎留言区留言，或联系邮箱【info#aipatent.com（注明“资讯定制”） *发送邮件时请将“#”替换为“@”】了解详情。

（2）征稿启事

应部分读者建议，本公众号现开放投稿，面向企业及科研机构人员征集稿件，可以分享技术信息、学术类论文、科研成果以及研究见解等。

投稿请发送至邮箱：support#aipatent.com（请注明“AIpatent公众号来稿”） *发送邮件时请将“#”替换为“@”

通过潜热蓄热材料（h-MEPCM）的流态化，实现更快速地进行蓄热和放热