摘要：水合盐低温热化学储能具有储能密度高和长期存储热损失小等优点,在可再生能源利用、低品位余热回收和设备热管理等领域具有广阔的应用前景。本文从系统级和材料级2个方面对基于水合盐的热化学储能研究进行了综述。在系统级方面,对比了开放式和封闭式反应系统的特点,分类讨论了常见反应器的优缺点和优化设计,探讨了不同反应堆布置形式对储热过程的影响;在材料级方面,评估了单一水合盐、混合水合盐和多孔载体复合水合盐等材料的热化学性能,介绍了水合盐热化学研究中的宏观反应动力学和微观分子动力学模型。研究结果表明:在开放系统中,传质是限制反应的主要因素,床层渗透率加倍可以减少50%左右反应时间;封闭系统中反应的主要限制则为传热,导热率加倍可以减少14%左右反应时间;设计分离式/多模块反应器和移动床反应器,采用不同热化学材料串级布置、热化学材料与相变材料串级布置、材料仿生排布等反应堆布置形式,可以有效改善填充床反应器不均匀反应等问题;混合水合盐和多孔载体复合水合盐能够解决单一水合盐循环稳定性差等问题。未来动力学模型和微观分子动力学研究是了解水合盐气/固反应机理的重要研究方向。

摘要：水合盐热化学储热技术具有储热密度高、长期储存几乎无热损失等优点,对可再生能源高效利用具有重要意义。其中热化学反应器的设计和运行控制对水合盐热化学储热的性能十分关键,目前有关反应器的模拟通常采用多物理场仿真软件,无法开展动态工况下的长时间尺度研究。因此,本工作建立了热化学反应器动态仿真模型,并对模型进行了验证;利用该模型,对入口空气温度、水蒸气分压力、流速和反应器尺寸等因素对出口参数的影响进行了敏感性分析。结果表明,空气流速对响应时间、稳定输出时间和放热功率的影响较大,水蒸气分压力对温升有较大影响但对总放热量几乎没有影响。最后本工作以长沙某住宅建筑为例,在冬季典型日气象参数条件下开展了反应器放热供暖工况研究。与无控制策略相比,采用合适的控制策略可将反应器放热功率与热负荷之间的偏差从69.21%降低到9.89%,从而提高放热功率与热负荷的匹配度。本工作研究结果对热化学反应器的设计与控制策略的确定具有指导意义。

摘要：热化学储热材料是通过化学反应过程中化学键的破坏与重组来实现热能的储存与释放。与其他储热材料相比,热化学储热材料具有储热密度高、长周期稳定储热等优势。水合盐热化学储热材料可以高效储存太阳能和工业余热等中低温热源,在热化学储热领域具有很高的关注度。纯水合盐材料(如LiCl、LiBr、CaCl_(2))液解相对湿度较低,水合(脱水)反应包含固-气水合(脱水)反应、气-液-固三相液解(结晶)、液-气吸收三个过程,这种循环过程可显著提高水合盐的储热密度。若吸水量控制不佳则易引起严重的传质和腐蚀问题。对于液解相对湿度较高、储热密度较高的水合盐,如SrBr_(2)和MgSO_(4),其传热性能差、孔隙率和渗透率低。将水合盐嵌入多孔基质中形成多孔基质水合盐复合储热材料可进一步强化其传热,并同时解决水合盐的潮解结块问题。近年来,人们对多孔基质水合盐复合储热材料进行了深入研究,获得了多种储热密度高、具有良好循环稳定性的复合储热材料。多孔基质水合盐复合储热材料设计过程中,多孔基质的选择尤为重要。目前研究的热点主要集中于膨胀石墨、沸石、蛭石、硅胶、活性氧化硅等。将LiCl和膨胀石墨(EG)制成的复合材料用于10 kWh的低温热化学吸附储热装置中,系统的储热密度高达3142 kJ/kg;以活性氧化铝(AA)为多孔基质、LiCl为嵌入盐制得了一种新型复合材料(AL),其中AL25(盐含量为14.68%,质量分数)复合材料的结构稳定,储热性能最优,具有最高的储热密度为1041.5 kJ/kg,充热温度为120℃;在不使用多孔基质的条件下,MgCl_(2)·MgSO_(4)二元水合盐在超过50次循环实验后,仍保持良好的性能,说明其具有非常高的循环稳定性。本文基于反应动力学、平衡吸附量和化学反应平衡等理论,从传热和传质性能、循环稳定性和储热密度等方面综述了水合盐热化学储热材料的研究成果,探讨了水合盐热化学储热材料存在的问题,以期为开发高效水合盐热化学储热材料提供参考。

摘要：设计并制备了成本较低、性能较好的新型热化学储能材料,并探究了其在建筑中应用的可行性。以云南省地区易开采的火山石作为骨架基质,提出了2种制备方案。通过火山石与MgCl_(2)和CaCl_(2)的结合,分别制备出了基于天然大孔的石-MgCl_(2)、石-CaCl_(2)和粉末酸洗并重新压制的块-MgCl_(2)、块-CaCl_(2),并对所制备的材料进行了表征、同步热分析(DSC)测量、经济性分析和可行性分析。结果表明:火山石的主要孔隙结构为大孔(孔径>100 nm),很容易被水合盐填充;石-CaCl_(2)、石-MgCl_(2)、块-CaCl_(2)和块-MgCl_(2)的热化学储能密度分别为641 kJ/kg、983 kJ/kg、440 kJ/kg和733 kJ/kg;石-CaCl_(2)、石-MgCl_(2)的储能密度成本低至0.010 7元/kJ和0.017 4元/kJ,相比于已有研究材料,所制备的材料在经济角度具备明显优势;与可再生能源结合后,所制备的材料具备明显的污染物减排潜力,且也适合供热需求大的北方地区。

摘要：水合盐热化学吸附储热技术具有储能密度高、热损低等优点,其在低品位能源回收利用等领域具有良好的研究前景。从储热密度,实验条件,循环稳定性等角度对热化学吸附储热单质水合盐、复合盐以及系统应用3个方面的研究热点及最新进展进行归纳总结,对化学吸附储热研究中存在的问题和技术缺陷进行了讨论和改进研究探讨。结果表明,对储热材料的传热传质强化以及系统的优化设计是未来热化学储能领域研究的重点。