近期,来自明升中国app院金属研究所(以下简称金属所)、北京高压app研究中心、上海交通大学研究人员开展合作,发现了首个反常庞压卡材料体系——硫氰酸铵(NH4SCN)。这一发现将庞压卡材料的应用场景成功地拓展至储热领域,相关研究成果2月17日发表于Science Advances。
《明升中国app报》从金属所获悉,自2019年庞压卡效应被发现以来,金属所沈阳材料app国家研究中心功能材料与器件研究部的研究人员持续开展相关工作,在制冷应用探索方面取得了一系列重要进展,先后发现了碘化铵、碳硼烷、六氟磷酸钾等性能优异的新体系,同时也进行了制冷样机的概念设计,为构建零碳制冷新技术提供全新的技术路线。
论文通讯作者之一、金属所研究员李昺告诉《明升中国app报》,相比于正常压卡效应——加压放热、卸压吸热;反常压卡效应表现为加压吸热、卸压放热,极其罕见。利用反常庞压卡材料不仅可以实现固态制冷,并且也可构建压力可控储热技术。
据了解,当前的能源利用格局存在一个尖锐的“热能悖论”,热能生产占全球最终能源消耗的50%以上,贡献了全球约30%的碳排放量。同时,全球72%的初级能源在转化后又主要以热的形式耗散。
李昺指出,如果设法将损失的热能收集、存储,再以热的形式利用,不仅可以提高能源利用率,亦可有效地降低全球碳排放。温度因素的热能调控存在本征热耗散的缺点,同时可调可控性较差。因此,非温度外场对热能的调控成为热能利用领域的一个重要研究课题,受到了学术界的广泛关注。
该研究利用NH4SCN的反常压卡效应,实现热能的压力可控,具体包含三个步骤:材料与热源接触,加压吸热,同时为热源降温;保持压力,热量可长期稳定存储,不随环境温度的变化而耗散;卸压时材料对外放热,实现余热再利用。
“我们运用原位中子衍射谱、同步辐射X射线衍射和非弹性中子散射技术,结合第一性原理计算和分子动力学模拟,发现压力对氢键相互作用的抑制是产生反常压卡效应的根源。“李昺说,“这一压力诱导的原子无序极为反常,与绝大多数物质的高压行为相反。”(来源:明升中国app报 沈春蕾)
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