天津大学成功研发高温复合相变材料解决光热储能难题

2026年5月，天津大学封伟教授团队在高温储能技术领域取得重大进展，成功研发出一种高性能复合相变储热材料。该材料兼具高储热密度与优异的循环稳定性，为聚光太阳能光热发电、工业高温余热回收等关键领域，提供了高效、可靠的热能存储解决方案。

当前，太阳能、风能等清洁能源的规模化应用，始终受限于其固有的间歇性与波动性。发展高性能的热能存储技术，是提升能源系统灵活性与可靠性的核心关键。尤其在光热发电、冶金、化工等高温应用场景中，传统的中低温相变材料已难以满足需求。而现有主流的高温熔盐材料，虽热物性良好，却普遍面临与多孔基体（如石墨烯气凝胶）界面相容性差的问题，两者间接触角高达102°，导致熔盐难以均匀、稳定地负载，限制了其性能发挥。

界面协同调控：巧用“分子桥”策略破解兼容难题

针对这一核心瓶颈，研究团队创新性地提出了界面协同调控策略。他们在氧化石墨烯与三元共晶盐的复合体系中，引入了聚乙二醇作为“分子桥接媒介”。这种物质如同高效的“界面粘合剂”，其一端与石墨烯表面亲和，另一端则与熔盐相容，从而显著增强了两相间的界面结合力，从根本上改善了材料的复合均匀性与结构稳定性。

在制备工艺上，团队通过一套精密的步骤实现了材料的可控合成：首先在80°C恒温搅拌下形成均质前驱体凝胶；随后利用液氮进行定向冷冻，构筑各向异性的多孔骨架；再经冷冻干燥移除溶剂；最后通过高温退火完成结构定型。值得注意的是，退火过程中“桥梁”聚乙二醇完全分解逸出，而熔盐则被精准限域在石墨烯气凝胶的三维网络孔隙中，从而实现了高负载率与长期循环下的结构完整性。

卓越性能表现：高密度储热、长寿命循环与快速光热响应

性能测试数据充分印证了该材料的优越性。其初始熔化焓值高达531.1 J/g，显示出卓越的单位质量储热能力。经过50次严格的高温热循环测试后，材料储热性能保持率仍稳定在93%左右，体现了出色的长效服役可靠性。

在模拟聚光太阳辐照的光热性能测试中，该材料表现同样抢眼：仅需25秒即可快速升温至550°C，全波段平均光吸收率高达92.7%，峰值光热转换效率更达到91.6%。这意味着它在实际应用中具备极快的热响应速度与极高的能量转换效率。

广阔应用前景：助力光热发电与工业节能降耗

基于上述特性，这种新型高温复合相变材料拥有广泛的应用潜力。它可高效集成于聚光太阳能光热发电系统，实现“日间集热储热、夜间稳定发电”的连续供能模式，有效平滑太阳能输出的昼夜波动。

同时，在钢铁、玻璃、陶瓷等高耗能工业领域，该材料可用于对排放的高温余热进行高效回收与梯级利用，显著提升工业能源效率，是实现工业节能降碳的关键技术之一。

目前，研究团队正致力于优化该材料的规模化制备工艺，并加速推进其在真实光热系统中的工程化示范与产业化应用。这项从实验室走向产业的关键技术突破，将持续推动高温储能领域的发展。