基于水合盐的低温热化学储能研究进展

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。