吸附制冷系统可利用低温工业余热、太阳能热等低品位热源驱动，并采用固体多孔材料—水等环境友好工质对，在绿色制冷、余热回收和分布式供能等领域具有重要应用潜力。

工程热物理研究所传热传质研究中心开展了吸附床结构优化与热质传递强化研究，针对颗粒填充式吸附床存在导热性能差、传质阻力大和循环时间长等问题提出了拓扑翅片、梯度孔隙结构和TPMS金属骨架复合吸附等系列解决方案。

研究团队首先构建了拓扑优化翅片与阶梯孔隙率协同强化的吸附床结构。结果表明，拓扑优化结构相较于传统直翅片结构使SCP和COP分别提高12.9%和1.9%，进一步引入阶梯孔隙率后，优化构型相较未优化结构使SCP和COP分别提高190.4%和10.8%。在此基础上，研究团队提出了面向管式吸附床的分层优化方法，将瞬态翅片拓扑优化与径向梯度孔隙率多目标优化相结合。结果显示，拓扑优化翅片相较传统构型可使SCP提高33.60%，采用Kriging代理模型和NSGA-II算法优化三分区径向孔隙率后，SCP和COP相较均匀孔隙率构型进一步提高。优化后的梯度孔隙率设计可使SCP提高13.68%，并将循环时间缩短12.03%。此外，研究团队还提出了G型TPMS骨架—硅胶颗粒复合吸附床，该结构利用连续金属TPMS骨架构建高效导热通道，同时保留颗粒装填空间和水蒸气传输通道。通过响应面法和NSGA-II多目标优化，代表性折中方案相较基准构型使SCP和COP分别提高21.43%和11.88%。

本研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项（编号：XDA0400102）和山西省重点研发计划（编号：202502080302020）的支持，系列研究成果发表在Applied Thermal Engineering (2026), 303:132129; International Communications in Heat and Mass Transfer (2026), 178:111870; International Journal of Refrigeration (2026), 185:14-29等国际期刊。

图1 吸附制冷系统示意图

图2 吸附床结构局部优化及整体效果示意图