硅藻土基复合相变储热材料研究现状

冷光辉， 秦 月，叶 锋，于 翔，丁玉龙

（1 中国科学院过程工程研究所-英国利兹大学储能科学与技术联合研究中心，北京100190；2 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190；3 中国地质大学，北京100083）

随着20世纪各发达国家工业化进程的不断推进，规模经济不断扩大，导致自然资源特别是能源资源大量消耗，人类对能源的需求日益迫切。自20世纪70年代以来，传统能源大量消耗所带来的能源危机及所产生的环境污染问题，使人们逐渐开始重视提高能源的利用效率并开发具有高效、节能、可再生的新能源，如提高一次化石能源的利用效率，大力开发风能、太阳能、地热能等新能源。储热技术的开发和应用成为实现这一目标的重要手段之一。自19世纪80年代出现储热式列车后，人们不断对储热技术进行研究和探索[1]，已大量应用在冶金、玻璃陶瓷工业、炼焦企业、太阳能热发电及建筑节能等领域[2]。储热技术的关键是材料，储热材料主要包括显热储能材料、潜热储能材料（也称相变材料，PCM）、化学储能材料和复合储能材料4大类[3-4]。显热储能是通过加热介质，使其温度升高而储存能量，也称“热容式储能”。潜热储能是利用储热介质被加热到相变温度时吸收大量相变潜热而储存能量，也称“相变式”储能。化学储能是利用储能材料发生可逆化学反应对外吸热或放热而实现能量储存。

硅藻土具有高的比表面积、优良的吸附能力、耐高温、耐腐蚀的特点，是一种良好的硅酸盐无机类复合储热材料载体。目前，以硅藻土为基体的复合相变储热材料受到国内外学者的关注。硅藻土是大自然给予人类的宝贵财富。按形成硅藻土矿的硅藻体来源，可分为湖相沉积型和海相沉积型或称为盐水沉积型和淡水沉积型两种。硅藻是一种个体很小的生物，由于硅藻富有多孔结构，可以吸附其自身质量3～4倍以上的物质，具有过滤、除菌等功能。我国硅藻土资源丰富，资源总量约为4亿吨，仅次于美国排世界第二。现已在我国14个省发现硅藻土矿70 余处。硅藻土矿在我国北方主要分布在吉林、内蒙等地，而南方主要分布在云南、浙江、广东和四川等地，这也是我国较早开发利用的矿区[5]。

1 硅藻土的结构及性能

硅藻土是由古代单细胞藻类（主要为硅藻）遗骸的沉积经岩石化过程形成的天然矿物原料。硅藻土的化学成分以SiO2为主（占总质量的80%以上），而SiO2本身就是一种良好的耐高温显热储热材料。以SiO2为载体的复合储热材料也多见报道。硅藻土中SiO2主要结构呈现无定形态，即非晶态，其实是一种无定形胶体：SiO2·nH2O，n 根据产地不同而不同。硅藻土的表面有大量的硅羟基和硅氧基团覆盖。另外，硅藻土中还含有少量Fe2O3、Al2O3、CaO、K2O、MgO 和有机物等。硅藻土的种类很多，常见的硅藻种类有直链藻、圆筛藻、冠盘藻、小环藻和羽纹硅藻等[6]，是一种重要的非金属矿产资源。其微观结构如图1 和图2所示[6-7]。

图1 直链型硅藻土[6-7]Fig.1 Linear type diatomite[6-7]

图2 圆盘型硅藻土[6-7]Fig.2 Disk type diatomite[6-7]

硅藻土中无定形态的SiO2是经岩石化过程而形成的一种独特的多孔结构。SiO2含量越高硅藻土质量越好。一般来说，硅藻土比表面积在40～65 m2/g，其值越大，其具有的物理吸附能力越强；孔径越大，物质在孔内扩散速率越快。硅藻土在低于900 ℃烧结时比表面积会逐渐增加，当温度大于900 ℃时，比表面积会急剧减小，因此，硅藻土十分适合作为900 ℃以下使用的高温复合储热材料的载体。硅藻土不溶于氢氟酸之外的强酸，性能稳定，硅藻土凭借其大量有序排列的微孔可以吸附自身质量3～4倍的物质[8]。硅藻土经高温煅烧后，无定形SiO2会大量的转化为方石英相，仅有少量的由无定形SiO2转变来的石英不发生转化[9]。硅藻土经过400 ℃的热处理时会失去大部分的结晶水，表面羟基浓度会增大，950 ℃以上时微孔结构会发生塌陷，1000 ℃以上会发生晶型转变。

2 硅藻土基复合储热材料研究概述

2.1 复合储热材料的种类

复合储热材料的种类和分类方法很多，按照相变温度范围分类是一种重要的方法，虽然在不同领域这个温度界限划分不同，也没有明确的温度范围，但实际应用中在选择储热材料时，首先要考虑材料的使用温度范围是否合适。因此，本文按照相变温度的范围将储热材料分为低温（100 ℃以下）、中温（100～400 ℃）、高温（400 ℃以上）3 类复合储热材料。

复合储能材料是由相变材料和载体基质组成，相变材料提供大量的潜热，载体材料支撑相变材料，当相变材料发生相变时，保证其不泄露，使相变材料存在于一个独立的空间中，减小对容器的腐蚀，甚至可以不需要容器，避免了容器传热时的界面热阻，提高了效率，降低了系统成本，同时还可以提供部分显热。它综合了单一显热材料和相变材料的优点，克服了两者的缺点。复合储热材料载体一般要求具有以下特点：① 与复合相变材料具有良好的润湿性能和相容性能，两者在制备和使用过程中均不发生强烈的化学反应；② 具有较强的吸附能力，能形成多孔网格结构，保证相变材料不溢出，不泄露；③ 具有一定的常温和高温强度，在使用过程中，当相变材料发生相变时，能支撑复合材料的形状，使其不破损；④ 具有较好耐高温性能和抗热震性 能，多次发生冷热循环后，不发生开裂粉化等现象；⑤ 无腐蚀性、不易燃易爆、不易挥发；⑥ 具有较好的加工和成型性能，易于制备出样品；⑦ 材料易得，成本低廉。可以作为复合储热材料载体基质的材料有很多，如硅酸盐、金属、高分子聚合物、石墨、活性炭等。相变材料主要有无机盐类、水合盐类、金属类及有机高分子类。表1[10]为几种常见的硅酸盐无机类载体材料，表2[10-13]为常见的相变 温度在室温以上可以作为复合储热材料的相变 材料。

表1 复合储热材料载体材料的物理性能Table 1 Physical properties of carrier materials for thermal energy storage

表2 几种相变材料的热物性能Table 2 The thermophysical properties of selected PCMs

续表

2.1.1 低温复合储热材料

20世纪70年代末，通用公司便开始了相变微胶囊低温复合储热材料的研究，将这种复合储热材料应用在热流体中，增加流体的热传输性和储热性，但由于没有解决好强度问题，这项研究被迫停滞。直到1982年，随着高强度相变微胶囊储热材料的出现[14]，重新推动了这种复合储热材料的研究。其中美国Triangle 研究与发展公司（TRDC）先后承担了29项与之相关的科研项目，很快使这种微胶囊式低温复合储热材料在航空、军事、纺织、新能源等领域得到广泛应用。20世纪90年代，Goynes 等[15]将水和无机盐与聚乙二醇和脂肪醇填充在中空纤维内，并将这种储热材料应用在滑雪服和手术服中。后来Fang 等[16]利用溶胶-凝胶法，将石蜡作为相变材料封装在以SiO2为基体的微胶囊中，制备了形状稳定的复合相变材料。经观察石蜡可以很好地被封装在SiO2基体中。当石蜡的质量分数为87.5%时，相变材料熔化温度为58.37 ℃、相变潜热为165.68 kJ/kg。Mettawee 等[17]采用向相变材料石蜡中加入Al2O3粉末的方法来解决其热导率低的问题。当加入Al2O3粉末的质量分数为0.5%时，复合材料的导热性能最佳。通过太阳能集热器来测试其导热性，结果表明，与纯石蜡相比，加入Al2O3的复合相变储热材料吸热时间减少约60%，放热速率也明显提高。Sari 等[18]使用高密度聚乙烯为支撑材料，石蜡为相变材料制备了形状稳定的复合储热材料。研究表明，添加77%的石蜡时，仍可保证石蜡不从基质中泄露，熔点和相变潜热会较石蜡略有下降。Jin 等[19]采用正 十九烷作为相变材料，硅胶为壳体，在不需要分散剂和表面活性剂的条件下采用一步法制备了相变胶囊，该胶囊相变潜热为124.7 J/g，相当于纯正十九烷相变潜热的65%。当把这种相变胶囊加入水中制成10%（质量分数）的悬浮液，导热系数为0.55 W/(m·K)，较添加相同质量聚合物相变胶囊悬浮液导热系数提高了2%。

2.1.2 中温复合储热材料

随着人们对新能源及提高能源利用和转化效率研究的不断进步，中高温储热材料的研究也相应得到快速发展。其中，中温储热材料采用的相变材料主要是硝酸盐、氯化盐、氟化盐、氢氧化物及它们的复合物。由于高温时氯化盐、氟化盐及氢氧化物具有极强的腐蚀性，很难采用金属、硅酸盐类载体与之复合，通常采用聚四氟乙烯等耐高温高分子材料将其包裹或制成容器将其封装[20]。Pincemin 等[21]以石墨为基体复合NaNO3/KNO3共熔盐制备了中温相变复合储能材料。该储热材料储热温度在200～300 ℃，具有较好的导热性能，但经过200 次热循环后发现材料的热焓变化受到石墨结构的影响。Randy 等[22]也利用石墨与硝酸盐复合制备了中温复合储热材料，研究了直接浸渍法、冷压、热压等不同制备工艺对样品导热性能的影响。结果表明，石墨对样品导热性能有显著提高作用，但制备方法对复合材料微观结构和导热性能影响显著。采用浸渍法制备的样品中石墨以层状结构分布，而压制成型法中石墨以随机状态分布。采用压制成型制备的样品导热系数随热循环次数的变化而改变，是一种动态体系，但这种影响并不明确，需要进一步研究。Zhao 等[23]研究了泡沫金属及石墨与NaNO3复合储热材料的性能，并得出了载体材料孔隙率与导热性能及储热密度之间的关系。验证了金属泡沫、膨胀石墨在高温储热系统中具有强化换热的作用。实验结果表明：减小载体的孔隙率和孔径，有利于提高复合储热材料的导热性能，但会导致复合的PCM减少，影响整体的储热量。当温度在250～290 ℃时，由于载体高导热率增强相变材料之间的热传导，金属泡沫和膨胀石墨分别提高系统总体导热率的2.1倍和1.9倍。张焘等[24]研究了膨胀石墨与硝酸盐复合得到的复合储热材料的性能，研究表明：膨胀石墨的加入使盐的相变潜热略有减少，相变温度略有降低。路阳等[25]在熔盐相变储热材料研究进展中提到KNO3与NaNO3二元熔盐的热性能，结果表明，当KNO3与NaNO3的质量比为2∶3 时，其热稳定性最好，混合盐熔点为454 ℃。在硝酸盐中加入适合的添加剂时可提高混合熔盐的高温稳定性，并能减少2NO-的损失。

2.1.3 高温复合储热材料

20世纪80年代末90年代初美国Randy 和Terry等[26-27]采用压制成型制备了Na2CO3-BaCO3/MgO复合储能材料模块，对其配方、制备工艺和该复合材料构建的储热系统整体性能进行了研究。结果表明，质量比为80%的Na2CO3-BaCO3与20%的MgO复合制备的储热材料样块在850～75 ℃内经过22 次冷热循环，热失重率为1%，密度变化1%，样品完好无损，热性能变化较小，具有良好的冷热循环稳定性。该系统在储热式燃烧窑炉上应用可节能约45%。1990年初，德国Gluck 等[28]和Hahne 等[29]利用20%～50%的Na2SO4与石英砂复合在70 MPa 的压力下采用压制成型制备了储热砖，样品的烧成温度为1000 ℃，保温2 h，研究表明，含20%（质量分数）Na2SO4的复合储热材料的储热密度是相同体积纯石英陶瓷的2.5倍。20世纪90年代中期，德国Tamme 等[30]采用压制成型、混合烧结工艺，制备了Na2SO4/SiO2、BaSO4/MgO、Na-Mg-SO4/SiO2和Na2SO4/ MgO 等系列圆柱形和长方体复合储热材料，这些复合储热材料具有较好的力学稳定性能、化学性能和热物理性能，其中Na2SO4/SiO2复合储热材料密度为2.0 g/cm3、潜热约80 kJ/kg、比热容约1.1 kJ/(kg·℃)、储能密度为200 kJ/kg。美国Karaipekli 等[31]采用混合烧结法制备了Na2SO4/SiO2复合储热材料，该材料应用在填充式储热床中，储热能力比 ZrO2陶瓷储热球高出很多。且Na2SO4/SiO2复合储能材料中存在相变潜热储热，放热过程中温度变化更小，系统输出热能更稳定，而传统的ZrO2陶瓷储热球只有显热储能。

我国在20世纪末开始了显热/潜热复合相变储热材料的研究。张仁元等[32-33]于1990年初采用混合烧结法制备了Na2CO3-BaCO3/MgO、Na2SO4/SiO2等显热/潜热复合相变储能材料，研究了不同含量相变材料对材料性能的影响，研究表明，相变材料的含量不仅与载体材料性能有关，还取决于它们之间的化学相容性及黏结剂性能。李爱菊等[10]研究了Na2SO4/SiO2复合储热材料高温稳定性。研究以SiO2为载体，Na2SO4为相变材料，经过1000 ℃烧结得到热力学性能稳定的复合相变储热材料。研究表明：当Na2SO4含量为 50%、经100 次热循环后，Na2SO4/SiO2复合储热材料热失重率低于1.26%，潜热值降低6.19%，且复合材料具有较好的抗热震性能。张兴雪等[34]采用MgO 与多种无机盐进行复合，烧结后样品经XRD 检测证明，Na2CO3与MgO 载体未发生化学反应，具有较好的相容性能，TG-DTA检测其在845 ℃能够发生相变，出现明显的吸热峰，具有良好的储热能力。王永军等[35]通过粉末烧结法制备了Na2SO4/MgO 储热材料，成型压力为6 MPa，烧结温度为900～1000 ℃，保温15 min，研究表明，当MgO 与Na2SO4的质量比为7∶3 时，载体和相变材料具有良好的相容性，且储热密度较大，储热换热速度较快。吴建锋等[36]采用熔融浸渍法制备了NaCl/SiC 复合储热材料。该储热材料具有较好的热稳定性，相变材料与载体相容性能良好，复合材料的相变温度为801.6 ℃，相变潜热为157.9 kJ/kg，热导率5.6 W/ (m·K)（720～820 ℃），适合高温储热的要求。冷光辉等[37]采用红柱石、滑石、γ-Al2O3制备的莫来石-堇青石质陶瓷载体，再封装K2SO4、NaCl 等相变材料制备了陶瓷/无机盐复合储热材料，该复合储热材料能将相变材料安全地封装在陶瓷载体中，抗热震性能良好，封装20%（质量分数）的K2SO4后储热密度达到987.7 kJ/kg（0～1080 ℃），封装16%（质量分数）的NaCl 后储热密度达到796.40 kJ/kg（0～810 ℃）。

2.2 复合储热材料的制备方法

制备复合储热材料的目的是将储热材料制成独立的小单元或模块。制备方法主要有混合烧结法、多孔介质浸渍法、微胶囊法等。

2.2.1 混合烧结法

混合烧结法通常是将载体材料和相变材料磨碎到一定粒径后，充分混合均匀，再压制成需要的形状，在一定温度下烧成。一般要求载体材料经过烧成后具有微孔网格结构，使相变材料熔融后能通过毛细孔作用力保留在载体材料内，图 3 为Na2CO3/MgO 复合储热材料的微观结构图[39]。可以看出，Na2CO3填充了MgO 载体形成的网格结构内部，这种结构有助于通过毛细孔力将Na2CO3吸附在材料内部，保证发生相变时不泄露，同时，由于相变材料填充了材料内部的气孔，使材料的致密度更高，有助于提高导热性能。陶瓷、SiO2、Al2O3、MgO、SiC、硅藻土、珍珠岩、膨胀石墨、活性炭等硅酸盐类非常适合用于该方法中的载体材料。前 面介绍的中高温储热材料大多采用这种方法。这种方法的优点是：① 由于载体的支撑和吸附作用，保证复合材料的形状和相变材料在熔融时不泄漏，具有较好的安全性和较宽的使用温度范围；② 工艺流程简单，生产效率高，易于控制，便于实现工业化生产；③ 产品容易根据需要制备不同的形状。缺点是有时载体的烧结温度与无机盐或共晶盐等相变材料的熔点和气化温度点存在矛盾，导致样品强度不 够而无法使用，或在混合烧结过程中因融盐的流动而导致其偏聚或在某局部区域富集，这也将会影响到复合储能材料的力学和热物理性能。因此在采用这种方法制备储热材料时要筛选合适的相变材料和载体材料，并控制好制备工艺流程的每一个环节。

图3 混合烧结工艺制备的Na2CO3/MgO 复合储热材料微观结构图[39]Fig.3 Microscopic image of Na2CO3/MgO composite thermal storage materials produced by the mixing sintering process[39]

2.2.2 浸渍法

浸渍法也称吸附法，采用该方法制备复合储热材料首先是由德国的Steiner[39]提出的。浸渍法是先将具有多孔结构的载体材料制备好，再将载体浸渍在液态的相变材料中，在微孔中充分吸收相变材料。利用载体中微孔的毛细管效应，使相变材料可靠的储存在载体中。图4、图5 分别为硅藻土载体和吸附了相变材料硅藻土的微观形貌图[40]，可以看到大量相变材料被硅藻土吸附。根据Laplace 方程，毛细管作用力的表达式为

式中，P、γ、r、θ 分别代表毛细管作用力、表面张力、孔径、润湿角。从式(1)中可以看出，只有当θ ＜90°，P＞0，毛细孔作用力促进浸渍的发生，即熔融的相变材料能与载体材料润湿时，这种浸渍过程才能发生。同时可以看出，当θ 一定的情况下，r 越小，P 越大，浸渍过程越容易发生，因此采用该方法制备储热材料时应满足：① 相变材料熔融时与载体能润湿；② 载体材料中的毛细管半径尽量小。载体还应具有良好的热物理性能、化学性能、相容性能和力学性能。可供选择的有多孔陶瓷、多孔石墨、硅藻土及其它多孔黏土等。

2.2.3 微胶囊法

图4 硅藻土微观形貌[41]Fig.4 Microstructure of diatomite surface[41]

图5 吸附了相变材料的硅藻土[41]Fig.5 Diatomite with absorbed PCMs[41]

微胶囊技术是从医药、纺织、食品加工等领域借鉴过来的制备技术，是将相变材料封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒的技术。相变材料在内 部发生相变，胶囊外壳保持固态，保护相变材料不泄露，不与外界接触。图6 为微胶囊储热材料示意图。微胶囊法中最常用的有复凝聚法、喷雾干燥法、界面聚合法和原位聚合法。

图6 微胶囊相变储热材料示意图Fig.6 A schematic diagram of microencapsulated phase change thermal storage material

2.3 硅藻土基复合相变储热材料研究现状

由于硅藻土所具有的特殊的结构和优良的高温物理性能，国内外学者以其作为复合相变储热材料的载体进行了大量研究。硅藻土特殊的微观机构，对相变材料有较强的吸附作用。Karaman 等[41]研究了聚乙二醇/硅藻土定形相变储热材料。聚乙二醇分布在质量分数为50%的硅藻土中，相变温度点为27.7 ℃，相变潜热为87.09 J/g，经过多次热循环后，该复合储热材料就有一定的化学和物理稳定性能。Nomura 等[42]利用赤藻糖醇（Erythritol）为PCM，硅藻土为载体，采用真空自发浸渗方法，制备了赤藻糖醇/硅藻土无机盐/陶瓷基复合相变储能材料。研究结果表明，液态赤藻糖醇能完全填充多孔硅藻土陶瓷的孔隙内，复合材料的相变热能够达到纯赤藻糖醇理论相变热（294.4 J/g）的83%；多孔材料的孔径越小，PCM 的熔点越低；经过4 次热循环 （150 ℃～室温）使用后，相变材料的质量损失了25%。Sari 等[43-44]用石膏、水泥、硅藻土和珍珠岩等为载体，采用吸附法制备出了含有不同有机物的复合相变材料。这些材料的熔点在20～35 ℃，相变潜热在38～126 J/g。在其工作温度范围内，这种材料具有良好的热稳定性和化学稳定性。另外，他们也指出了脂肪酸酯基复合相变材料复合硅藻土制备出复合相变储热材料之后，其储能效率根据相变材料的不同均有不同程度的提高。

我国也对硅藻土基复合储热材料进行了探索，丁锐等[45]以月桂酸/葵酸（7∶3）为相变材料，硅藻土为载体制备了复合相变储热材料，硅藻土与相变材料的质量比为1.75∶1，复合储热材料的相变温度为21.31 ℃，相变潜热为153.71 J/g，适合用于建筑墙体节能。Li 等[46]研究了二元脂肪酸/硅藻土相变储热材料的制备和储热性能。该研究以癸酸、月桂酸、棕榈酸和硬脂酸等脂肪酸采用浸润法与硅藻土基体结合，复合了6 种不同的脂肪酸/硅藻土基定形相变储热材料。制备出的癸酸、月桂酸/硅藻土相变储热材料可以满足建筑中对相变储热材料熔点的要求。王佼等[47]研究了硅藻土负载复合相变储能材料的制备工艺。以硬脂酸丁酯和硬脂酸甲酯为相变体，制备了硅藻土负载复合相变储能材料。用硬脂酸丁酯和硬脂酸甲酯为相变材料，在煅烧温度为350 ℃，煅烧时间为3 h 时，硅藻土负载复合相变储能材料性能较好。硅藻土基相变材料的适宜负载量为50%，负载温度为90 ℃，负载时间为20 min。孙跃枝等[48]研究了石蜡/改性硅藻土复合相变储能材料的制备工艺及性能。研究用无水乙醇为溶剂的溶液插层法制备了石蜡/改性硅藻土复合相变储能材料，结果表明，复合相变储能材料中石蜡的适宜含量为65%，此时相变温度为53.7 ℃，相变潜热为147.93 J/g，复合材料具有良好的热稳定性和兼容性。席国喜等[49]以硬脂酸为相变材料，改性硅藻土为载体，无水乙醇为溶剂，采用溶液插层法制备了硬脂酸/改性硅藻土复合相变储能材料，结果表明，复合相变储能材料中硬脂酸的质量分数为65%时，相变温度为61.6 ℃，相变潜热为142.87 J/g，复合材料具有良好的热稳定性和相容性。

2.4 硅藻土的应用现状

在应用方面，以硅藻土为载体的储热材料制成的保温砖、保温粉料[50]等已广泛应用于化工、冶金、电力、通讯和建材等领域。我国自20世纪80年代以来，成功研制出了高墙保温砖并在实际生产生活中大量应用，逐渐取代了进口产品。因硅藻土质轻，硅藻土墙体材料可以有效的减少建筑物重量，从而提高抗震强度。

我国生产的硅藻土产品以烧结型空心砖为主，于乾等[51]总结了轻骨料的产量及应用情况，其在建筑方面的应用提高了建筑墙体的保温效果，节约了能源。但因强度低，只能用作内隔保温填充材料。20世纪90年代初期，我国成功制备出了硅藻土通讯电缆防火管道，被原邮电部列为指定产品。肖力光等[52]分析了硅藻土的加入对氯氧镁水泥性能的影响。实验结果表明，经热处理后加入硅藻土的氯氧镁水泥抗水性能可大大提高。当硅藻土的质量分数达到15%时，氯氧镁水泥软化系数可达0.97，抗压强度可达101.6 MPa，并且大大减轻了制品的返卤现象。

日本、丹麦等国家的硅藻土板材广泛用作建筑材料。Fragoulisa 等[53]和Antonides[54]以硅藻土为原料，锯末、蛭石等为添加物在1100 ℃烧结制备硅藻土轻骨料，其强度和密度等指标都可达到生产应用的标准。Imaz 等[55]研制的硅藻土水泥等新型制品具有比普通水泥更高的保温性能，并已开始生产应用。

3 结语与展望

硅藻土基复合相变储热材料，充分利用了硅藻土多孔性、表面活性高和相变材料储热密度大、应用温度范围广等特点，同时兼备显热储热和潜热储热的特点，可显著提高能源的利用效率。随着研究的深入，将会发展出更多以硅藻土为基体的复合相变储热材料，适用于各种生活生产条件。硅藻土基复合相变储热材料有望在建筑节能、太阳能、风能、余热利用等方面发挥巨大的作用，使人类更加高效地利用能源，在解决能源危机中扮演重要角色。

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