利用氦气、氩气等天然工质，中科院团队成功攻克工业领域高温蒸汽供热的低碳化难题。

2025年，国家发展改革委等部门联合发布《推动热泵行业高质量发展行动方案》，明确提出推进工业领域热泵应用。方案鼓励企业、工业园区利用热泵技术回收工业废水、废气等余热资源制备高温蒸汽，以推动工业低碳转型。

工业供热消耗了我国约40%的热能，温度需求从100℃至1000℃不等。实现这些中高温热能的低碳供应，已成为实现“双碳”目标的关键挑战。传统蒸汽压缩热泵难以突破200℃温区，而二氧化碳热泵则面临高压和能效瓶颈。

01技术突破：热泵高温瓶颈被打破

中国科学院理化技术研究所研究团队近期在超高温工业热泵技术上取得系列重要进展。他们成功研制出国际首台泵热温度超过200℃的双作用自由活塞型热声斯特林超高温热泵原型样机。

这一突破为造纸、印染、陶瓷、冶金等大量耗热工业领域提供了绿色高效供热新路径。相关成果已发表于《自然·能源》《应用物理快报》等国际权威期刊。

研究团队长期致力于采用氦气、氩气等天然环保工质的热声斯特林技术研究。该技术具有工质安全、温区宽广、效率潜力高等优势，有望发展成为新一代超高温热泵的核心技术。

传统热泵技术存在明显的温度上限，难以满足许多工业过程的高温需求。而中科院理化所的突破性研究，正是瞄准了这一行业痛点。

02创新设计：两种路径实现热能升级

研究团队通过两种创新路径实现了技术突破。

团队创新提出“反相运行”的声场调控机制，成功研制出国际上首台泵热温度超过200℃的双作用自由活塞式热声斯特林超高温热泵样机。这一设计巧妙规避了超高温压缩机研制的世界性难题。

另一方面，团队研发了完全无运动部件的热声热泵样机。该设备仅依靠热能驱动，即可将约140℃的低温废热提升至270℃以上再利用，实现了热能的“搬运”与升级。

这两种技术路径各有优势，为不同工业场景提供了多样化选择。无运动部件的设计尤其适合恶劣工业环境，提高了系统的可靠性和使用寿命。

03应用前景：工业领域迎来脱碳新机遇

此次技术突破正值政策与市场双重利好时期。

《推动热泵行业高质量发展行动方案》明确提出，要结合行业特点拓展热泵应用场景。包括石油化工行业的蒸发、精馏、分解、聚合、干燥等工序，纺织印染行业的染色、印花、定型等环节，食品加工行业的烘焙、烤制、蒸煮等加工环节。

热泵向高温发展，主要驱动力源于能源革命和工业低碳转型的迫切需求。它不仅仅是一项技术演进，更是一场旨在取代化石能源、实现工业过程深度脱碳的战略突破。

随着超高温热泵技术的成熟，工业领域有望大幅减少对化石燃料的依赖，显著降低碳排放。这项技术将为工业供热提供绿色、高效的解决方案，特别是在低温废热回收和再利用方面潜力巨大。

目前，该技术已在实验室环境下实现稳定运行。研究团队还对超高温热泵未来的关键材料与技术发展方向进行了系统展望，为后续技术升级和产业化应用奠定了坚实基础。

随着试点项目的推进和技术的不断优化，超高温热泵有望在“十五五”期间实现规模化应用，为工业领域低碳转型提供关键技术支撑。