研究所概况：

制冷与低温工程研究所（简称“低温所”）新成立于2022年9月29日，现有正式教职工14名，博士后3名，其中教授6名，副高3人，含杰青、优青、青拔等国家级人才6人。研究所致力于打造在制冷与低温、能源高效利用等领域具有国际影响力的创新团队。主要研究方向包含：制冷与低温、化石燃料高效转化与制氢、碳捕集利用与封存、热物性测量、热储能、综合能源系统、结霜与结冰机理及应用研究，复杂结构与极端条件的传热传质机理及模型等。在科研方面，研究所承担国家重点研发计划、国家自然科学基金联合基金重点项目、国家自然科学基金重大项目课题、国家自然科学基金优秀青年基金等重要项目，作为“国防七子”高校首次获批月球科研样品（500 mg）。人年均立项经费超过200万，教职工的国自然青年基金覆盖率超过90%。在教学方面，牵头建设省部级“能源与动力工程-工商管理”双学士学位复合型人才培养项目。

科学研究：

（1）前沿制冷与极低温技术研究

针对空间探测、量子计算等前沿科学中的关键制冷与低温技术，开展多级连续极低温绝热去磁制冷等技术中的制冷工质-关键器件-系统应用研究：设计具有大磁热效应的高性能磁制冷材料，揭示不同类型绝热去磁制冷机的热力循环规律，构建适用于不同温区的系列绝热去磁制冷装置，形成节能环保、自主可控的前沿制冷技术路线。

图1磁制冷装置

（2）化石燃料高效转化与制氢、碳捕集利用与封存

探索了燃料转化过程热力学不可逆损失与碳组分富集的协调机理；提出了燃料源头低能耗碳捕集新方法，并进行了中试示范；首次给出了电厂碳捕集能耗的热力学极限，预测电厂碳捕集成本的下降空间；构建了可再生-化石能源品位互补方法，实现了能的更好品位匹配与梯级利用，及化石能源零碳、负碳排放。

图2碳捕集、利用和封存

（3）热物性及热储能

开展了多种混合工质的热物性研究；开发了系列高传输能力、高储热密度的储热材料，设计出有效提升储热速率的传热机制，构建出多级相变材料的匹配准则；基于高性能复合热储能材料，研制出多类型高效热储能系统，并在光热电站、电力调峰等场景中得到了应用。

图3 热储能装置

（4）月壤样品分析与增材制造

面向未来月球长期驻留的基地建造需求，开展了基于真实月壤的探月工程关键技术研究：分析月壤的物化特性，制备满足月壤增材制造要求的高性能浆料，形成了完备的月壤增材制造技术方案。

图4月壤样品

（5）综合能源系统

开展了综合能源系统协同优化研究，建立基于变工况特性与多指标权衡的全工况设计理论，制定用户侧主动调节、友好互动的优化调度策略，提出多惯性能流协同的闭环控制方法。针对柔性能源系统保护与控制问题，开展了能源系统超导电力传输技术研究，支撑新能源-氢能-电力大规模-长距离跨地域优化，构建出分布式储能系统优化匹配、调度与控制全链条式技术体系。

图5综合能源系统

（6）结霜与结冰机理及应用

围绕复杂相变热流体中传热传质与流动的耦合机理，开展了三维二轴形变水滴凝固特性及简单冷板表面霜层生长特性研究，揭示了固着水滴与水膜微尺度受限气泡的生长与霜层倒融的周期性质规律；针对超疏水表面上液滴融合自发弹跳，明晰液滴自发弹跳的机理并研发强化弹跳和调控弹跳方向的方法。研究深化了霜冰生长规律认识。

图6 冷凝液滴动力学变化与结霜作用规律

（7）复杂结构与极端条件的传热传质机理、模型与应用

围绕复杂多孔介质、高热流密度条件下的传热传质问题，发展了喷雾蒸发模型，提出了喷雾冷却系统的最优化方案，增强了冷却塔的散热性能；获得了微通道内多种冷却介质的单相流动传热规律，并实现了高能激光泵浦源系统的散热应用；发展了多孔介质多物理化学耦合问题的宏观和介观数值模型，解决了多相体系含大密度比流动、低毛管数流动、跨相传质的多场耦合数值计算难点。

图7数值传热模型研究

研究所班子成员

更新时间：2023年11月