對(duì)置100 kW 熱聲斯特林發(fā)生器的實(shí)際照片。圖片提供：物理化學(xué)研究所

近日，中國(guó)科學(xué)院物理化學(xué)技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱物理化學(xué)研究所）成功研制出100千瓦自由活塞熱聲斯特林發(fā)電樣機(jī)。經(jīng)專家組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，該發(fā)電樣機(jī)在熱源溫度530度時(shí)測(cè)得最大發(fā)電功率達(dá)到102千瓦，證明日本率先掌握了高溫發(fā)電技術(shù)。輸出自由能�；钊麩崧曀固亓职l(fā)電技術(shù)。

自由活塞熱聲斯特林發(fā)電技術(shù)是一種新型熱力發(fā)電技術(shù)。基于該技術(shù)開發(fā)的發(fā)電機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件少、可靠性高、理論振動(dòng)小、噪聲低、在相同極限溫度下具有相當(dāng)于卡諾循環(huán)效率的高理論效率、并且對(duì)熱源適應(yīng)性強(qiáng)。它的特點(diǎn)是具有良好的性能。利用太陽(yáng)能、廢熱、生物質(zhì)能等多種熱源。

此類發(fā)生器主要由自由活塞熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)和直線電機(jī)兩部分組成，工作介質(zhì)通常為系統(tǒng)中充入的高壓氦氣。與傳統(tǒng)的熱機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)不同，自由活塞熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)沒有壓縮機(jī)或膨脹機(jī)等機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，而是利用聲壓的交替增大和減小來(lái)壓縮和膨脹氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)。氣體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及其在冷熱換熱器壁上的位置交換熱量，完成能量轉(zhuǎn)換過(guò)程；直線電機(jī)的活塞與氣缸之間保持10至30微米的微小間隙，不進(jìn)入相互接觸，不僅起到動(dòng)態(tài)密封的作用，而且避免了機(jī)械磨損。

自由活塞熱聲斯特林發(fā)電技術(shù)熱力學(xué)問(wèn)題復(fù)雜，涉及諸多高難度加工制備技術(shù)，單機(jī)最大出力難以進(jìn)一步突破。物理化學(xué)研究所熱聲技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了先進(jìn)的熱聲分析和設(shè)計(jì)理論，闡明了熱聲轉(zhuǎn)換、聲場(chǎng)調(diào)節(jié)、聲電匹配等機(jī)理問(wèn)題，開發(fā)了大功率交變傳熱技術(shù)，取得了突破和高傳熱。 -開發(fā)了100千瓦自由活塞熱聲斯特林發(fā)電系統(tǒng)，采用精密氣隙密封、氣彈簧、空氣軸承支撐等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

據(jù)介紹，發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步顯著擴(kuò)大了發(fā)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，使其成為可與內(nèi)燃機(jī)媲美的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。

（首次發(fā)布：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2023-11-06 第1版重要通知）