基于液态金属的低品位余热利用技术产业发展情况及展望

能源是人类社会经济发展和文明进步的重要基础。当前，日益增加的能源消耗带来了许多资源与环境问题，可持续发展与节能减排已在全球范围内成为共识。低品位余热利用在节能减排中发挥着重要作用，但目前技术中所采用的材料存在着诸多不足，例如填料、换热器性能等。在此基础上，充分利用液态金属流体优良的传热性能和低功耗驱动，有利于新一代高效余热利用技术和发电系统的研发。

如下从材料、器件与系统三个方面，总结基于液态金属的低品位余热利用技术路线，并建立对应的产业链结构，如图3.6所示。所采用液态金属材料包括液态金属复合储热材料、液态金属/电解液双流体、多组分液态金属流体等。液态金属余热回收器件有液态金属换热器、液态金属双流体热展开器、液态金属纳米流体换热器等。液态金属余热回收系统包括液态金属换热脉冲式热电转换系统、液态金属储热系统等。

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图3.6　基于液态金属的低品位余热利用技术路线与产业链

原材料包括硅钢、不锈钢、铜、铝合金、金属纳米颗粒、镓铟锡等金属材料，以及丙烯酸塑料、聚四氟乙烯、硅胶管、导热硅脂、永久磁铁非金属材料。液态金属低品位余热回收技术涉及的设备有电源、流体泵、磁力搅拌器、换热器、发电机等。材料的加工工艺设计线切割、3D打印等。同时，还要对结构材料进行防腐蚀处理，包括热喷涂、阳极氧化等方法。液态金属低品位余热回收技术可以应用于各行业不同品味余热的回收利用，包括钢铁、煤炭、化工、纺织、电力、生活余热、生物能等。