百千瓦级自由活塞热声斯特林发电样机制备成功

发布时间：2023-11-03 12:44:20 所属栏目：动态来源：

导读：据中国国家科学院理化技术研究所在公告中表示，他们已经开发出了一套由国际上第一个百千瓦级别的自由活塞热声斯特林发电机组成的首个样品机。专家组现场测试结果显示，在热源温度为530摄氏度时，发电样机实测最大发电

据中国国家科学院理化技术研究所在公告中表示，他们已经开发出了一套由国际上第一个百千瓦级别的自由活塞热声斯特林发电机组成的首个样品机。专家组现场测试结果显示，在热源温度为530摄氏度时，发电样机实测最大发电功率达102千瓦。

自由活塞热声斯特林发电技术是一种新型热发电技术。基于该技术研制的发电机，主要由自由活塞热声发动机和直线电机两部分组成。发动机主要组成部件为加热器、热声换能器（传统称回热器）、冷却器等，直线电机主要组成部分为动力活塞、永磁体、线圈等。

外部热源通过加热器向发动机输入热量，提高加热器的温度；外部冷源则从冷却器带走热量，使之维持在较低的温度。“当加热器和冷却器之间的温差达到一定值、热声换能器内部形成一定的温度梯度时，发动机内部的气体就会产生自激声振荡，也就是气体往复运动，将热能转化为声波形式的机械能。”中国科学院理化所研究员罗二仓说，发动机产生的声波又会推动直线电机的动力活塞往复运动，带动永磁体改变线圈中的磁通量，感应出交流电，从而完成机械能到电能的转化。

不同于大型汽轮机、大型燃气轮机和小型内燃机等传统的热机动力系统，该类型发电机中的热声斯特林发动机没有压缩机、膨胀机等机械运动部件。“它主要是利用声波压力的交替升高和降低实现气体的压缩和膨胀，同时通过气体的往复运动与处于不同位置的高、低温换热器壁面进行换热，完成能量转化。”中国科学院理化所研究员胡剑英告诉记者。

然而，由于自由活塞热声斯特林发电技术存在复杂的热动力学问题，且涉及多项高难度加工及制备技术，单机最大功率一直难以获得进一步的突破。同时，较小的单机功率也极大地制约了该技术的推广应用。

在中国科学院先导项目支持下，理化所研究团队创建了先进的热声分析和设计理论，阐明了热声转换、声场调节、声电匹配等机理问题，突破了高功率交变换热、高精度气体间隙密封、气浮支撑多项关键技术，研制成功了国际首套百千瓦级自由活塞热声斯特林发电系统。该系统采用了高效、节能、环保的新型发电机组，实现了低成本、高效率、低排放的目标，填补了国内空白。

（编辑：聊城站长网）

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