合成酯类流体在新能源热管理中的应用

新能源产业的蓬勃兴起，使得热管理技术面临着更为严格的要求，高效且稳定的热管理介质成为保证新能源设备安全运行以及性能充分发挥的关键所在。合成酯类流体依靠其独特的化学特性与物理特性，在热量传递以及温度调控等方面呈现出优势，渐渐进入到新能源热管理领域的研究视线之中，为解决新能源系统里的热管理难题提供了新的物质基础，契合了新能源产业朝着高效化、安全化方向发展的趋势。

一、合成酯类流体在新能源电池散热中的应用

合成酯类流体用于新能源电池散热，凭借其出色的热稳定性、较高的比热容以及良好的绝缘性能，可在电池工作的温度范围内有效地传递热量，保持电池单体以及模块之间的温度平衡，减少因局部过热致使的电池性能下降和安全风险。这种流体借助强制对流或者浸没式散热方法，可与电池表面构建紧密的热交换界面，其分子结构里的酯基官能团可提升与金属壳体的相容性，降低界面热阻，同时所有的低挥发性和不可燃特性，为电池散热系统提供了长期稳定运行的物质条件，是兼顾散热效率与系统安全性的理想之选。

在实际应用中合成酯类流体可为磷酸铁锂电池组设计集成式合成酯类流体散热系统。一开始在电池模块的间隙当中嵌入微通道铝制散热板，把合成酯类流体注入封闭循环管路，依靠微型变频泵驱动流体在板内流动，借助流体高比热容吸收电池产生的热量，接着在管路出口的地方设置翅片式换热器，凭借风冷方式把流体携带的热量散发到外界，在流体循环路径中安装温度传感器，实时监测电池模块不同区域的温度数据。当某一区域温度超过阈值时，系统会自动调节对应区域的流体流量，达成精准散热，这种设计不用对电池结构做大幅改动，可以直接适配现有的电池 PACK工艺，凭借流体循环效率的动态调控，让电池组工作温度稳定在 25至 35℃区间，有效延长电池循环寿命。

二、合成酯类流体在新能源电机控温中的应用

合成酯类流体用于新能源电机控温，凭借其不错的润滑性以及宽温域适应性，在电机高速运转产生诸多热量时，能达成润滑减磨和热量传递这两项功能，将电机定子、转子的工作温度维持在合理区间。这类流体于电机内部借助飞溅润滑或者强制循环的方式，和电机绕组、轴承等发热部件充分接触，其分子链结构在高温时不容易断裂，可保持稳定的黏度特性，保证在高温工况下依旧可以形成有效的油膜，减少机械损耗产生的额外热量，同时借助对流作用把核心部件的热量导出，降低因温度过高致使的绝缘老化以及磁性能下降的风险。

在实际的操作过程当中可以在永磁同步电机的壳体夹层设计一套合成酯类流体循环控温装置，在电机进行装配的阶段，在壳体内部预留出螺旋式的流道，把有高黏度指数的合成酯类流体注入流道系统当中，依靠外置的微型齿轮泵达成流体的强制循环。当电机处于运行状态时，流体流经定子铁芯外部的流道，吸收绕组所产生的焦耳热，之后进入安装在电机后端盖的板式冷却器，和冷却风扇形成的气流开展热交换，温度降低后的流体再次进入循环系统。在流道入口的地方设置流量调节阀，依据电机实时的负载电流信号自动调节流体流量，在电机启动、加速等高热负荷阶段加大流量，在低速运行阶段减小流量来降低能耗，这个装置可让电机的工作温度控制在120℃以下，和传统的风冷方式相比，散热效率得到了提高，并且不需要额外添加润滑介质，使得电机维护流程得到了简化。

三、合成酯类流体在新能源储热系统中的应用

合成酯类流体应用于新能源储热系统，因其有较高潜热容量以及化学稳定性，在特定温度区间内可借助相变过程来实现能量的储存与释放，有效缓解新能源发电和用能之间的时空差异。这类流体在相变过程中可吸收或者释放大量热量，不过自身温度变化较小，其分子间存在氢键作用，酯基结构提供了材料适宜的相变温度以及热导率，使其可与储热容器的金属壁面形成良好热耦合，在充热与放热循环里保持稳定热性能，并且有低腐蚀性以及长循环寿命，契合储热系统长期运行的物质要求，为新能源的高效利用提供了能量缓冲载体。

在实际应用当中可以构建以合成酯类流体为基础的太阳能光伏储热系统，挑选相变温度处于50 － 60℃的合成酯类流体当作储热介质，把它封装在带有翅片的金属盘管内部，放置在光伏板下方的保温箱中，白天日照充足之际，光伏板产生的多余电能经由电热转换装置来加热盘管内的流体，使其从液态转变为固态完成充热过程。储存的热量可凭借保温层降低热损失，夜晚或者阴天时，系统会自动切换成放热模式，固态流体借助相变返回液态，释放出的热量经过热交换器传递给循环水系统，为光伏板提供防冻加热或者为周边建筑供暖。同时在储热箱内安装温度传感器以及液位计，借助智能控制系统监测相变过程，保证充放热效率稳定。

四、合成酯类流体在新能源热交换设备中的应用

当合成酯类流体于热交换设备的流道内流动之际，其分子结构中的极性基团会提高与金属表面的亲和程度，减少边界层热阻，较低的运动黏度可让流体在低流速状况下依然可形成湍流状态，以此强化对流换热效果。而且在较宽的温度范围当中，合成酯类流体可保持稳定的物理化学性质，不容易出现分解或者结垢现象，可维持热交换设备长时间高效运行，降低系统的维护成本以及能耗损失。

在具体的实践过程当中，可以在燃料电池堆的热管理系统里面应用合成酯类流体当作热交换介质，于燃料电池的双极板内部对微型流道进行加工，把有高导热系数的合成酯类流体引入到流道之中，借助循环泵来驱动流体在堆体和外置热交换器之间进行流动，当燃料电池处于运行状态时，流体会吸收电化学反应所产生的热量，在流经热交换器时将热量传递给二次冷却回路的冷却水，让电池堆的工作温度可稳定在70到80℃这个最佳的区间范围之内。在热交换器的流体出口的地方设置恒温阀，依据电池堆的实时温度来调整旁通流量，以此保证在启动阶段可快速升温至工作温度，在满负荷运行时可以高效散热，这种应用和传统的乙二醇溶液相比较，热交换效率会有所提高，适合应用于寒冷地区的燃料电池车辆以及分布式发电系统。

结语

合成酯类流体用于新能源热管理，充分体现出其在提高系统效率以及保障设备安全等方面的价值，达成了材料性能和新能源技术的协同发展，随着对合成酯类流体特性研究的不断深入以及应用技术的持续优化，它会在新能源热管理领域发挥更为关键的作用，给新能源产业的持续进步给予坚实的热管理保障。

［林子杰、白瑞晨，兰洋（宁波）科技有限公司］

【基金项目】2024年宁波市高新区重点科技项目“国产芯片服务器新型液冷复合热管理材料研发及应用示范”（项目编号：2024CX050001）

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