化学储热技术的研究现状及进展

化学储热技术通过可逆的化学反应来存储和释放热能,其储热密度远高于显热储存和相变热储存,不仅可以对热能进行长期储存几乎无热损失,而且可以实现冷热的复合储存,因而在余热/废热回收及太阳能的利用等方面都具有广阔的应用前景。本文将化学储热分为浓度差热储存、化学吸附热储存和化学反应热储存3类,并针对上述分类的特点及其应用,对化学储热技术进行了系统的归纳。其中主要概括了目前广为关注、有前景的储热材料,总结了化学储热技术当前的研究现状以及最新进展,并且回顾了将化学储热技术应用于储热研究的试验系统。同时,基于研究现状的分析,指出了此项技术需要进一步研究和解决的相关问题,以期为化学储热技术的发展和走向实际应用提供有价值的借鉴和参考。     

矿物基化学吸附储热技术的研究进展

化学吸附储热技术近年来在太阳能利用和中低温余热领域得到了广泛关注,与传统的显热储热和相变储热技术相比具有储热密度高、储热损失小、可实现冷热双储等优点,然而其传质传热问题和液解问题导致的吸附性能和循环稳定性能的降低限制了其规模化应用。本文综述了利用矿物基多孔结构材料对化学吸附材料进行封装的方法以解决上述问题,总结了近年来石墨、蛭石等不同矿物基化学吸附储热材料的特点及其在化学吸附系统中的应用,主要介绍了矿物基化学吸附材料的两种体系（无机盐-水体系和氯盐-氨体系）的传质传热、化学吸附热等性能,并进一步指出了矿物基化学吸附储热技术未来的发展趋势,提出开发新型矿物基复合材料和优化化学吸附系统是未来的研究热点。     

储热技术现状及相变储热材料的研究进展

储热材料研究是当今世界研究的热点。本文介绍了近几年显热储热材料、相变储热材料以及化学储热材料的材料体系及性能特点。对各种储热材料的组成、特点、制备工艺和存在的问题进行了讨论。分析表明相变储热具有循环温度恒定、相对较高的储能密度、易控且安全等优点，此外，还针对相变材料的分类及应用研究进行了综述。     

添加碳素复(混)合相变储热材料的研究及应用进展

相变储热材料因具有储热密度大、相变温度变化小且过程易控制等优点而在许多领域具有重要应用。但传统的相变储热材料存在导热系数低及固-液相变过程中液态泄漏问题,阻碍了其实际应用。碳材料如石墨、碳纤维、碳泡沫和膨胀石墨,他们都具有高导热系数、低密度和良好的化学稳定性。将碳材料添加到相变储热材料中或与相变储热材料进行复合,从而构成碳素复(混)合相变储热材料,储热材料的导热系数及其性能可明显提高。本文综述了碳素复(混)合相变储热材料的研究进展。利用膨胀石墨的多孔特性吸附有机物制备膨胀石墨基复合相变储热材料,其储热密度大、导热系数高、性能稳定、成本低且在固-液相变过程中没有液态的流动性问题,是未来研究和应用最重要的碳素复合相变储热材料。     

相变储热材料研究进展

对储热特别是相变储热材料的研究进展进行了综述.根据不同相变温度对相变储热材料进行分类,重点介绍了目前广泛应用的相变储热材料的重要性能、制备方法、应用及存在的问题,并对相变储热材料的下一步研究进行了展望,提出将相变材料的研究与相变储热换热器和热管理理念相结合是发展高效储能系统的主流发展方向.     

无机物及反应在储热研究中的应用

储热可以使工业废热及余热的二次利用、节能减排及减少环境污染成为可能,因此储热材料的研究对能源的可持续发展有着重要的意义。利用无机物及反应的储热具有密度高,热损失小的特点在储热研究中起着重要的作用。以储热材料研究报道为基础,对无机物及其反应在储热研究中的应用进行归纳和总结。综述了无机物及反应的储热原理,并对储热应用中存在的问题进行了分析和概括。     

太阳盐/钢渣定型复合相变储热材料的制备与性能研究

全球范围内的能源短缺和环境污染问题迫使人们积极开发可再生新能源.储热技术是解决新能源不稳定性问题的关键技术.相变材料是重要的储热介质之一.熔盐相变材料因其储热密度高,可操作温度范围广的优势,成为储热材料领域研究的热点.为解决熔盐液相易泄漏、低导热和高成本的问题,选择钢渣为基体材料,制备了太阳盐/钢渣定型复合相变储热材料...     

赤藓糖醇相变储热材料研究进展

赤藓糖醇具有较高的相变焓、无毒以及优异的热稳定性，作为综合性能较好的中温相变储能材料被广泛研究。但是，赤藓糖醇在相变过程中存在易泄漏、过冷度大以及导热性能较差的缺点，导致其热能的利用效率不高，极大地限制了其作为储热材料的应用。本文综述了近年来在解决赤藓糖醇相变储热材料易泄漏、过冷度高和热导率低等问题的研究进展。赤藓糖醇定型复合相变储热材料的制备方法主要有共混压制法、静电纺丝法、微胶囊法及多孔材料吸附法等，可根据不同制备方法采取相应复合策略以达到对其封装定型、降低过冷度和提高热导率的目的。最后认为未来对赤藓糖醇复合相变储热材料的研究除了解决其本身存在的热性能问题，还需对其进行功能化，以拓展其应用前景。     

水合盐基中低温热化学储热材料性能测试及数值研究

以水合盐K₂CO₃·1.5H₂O和膨胀石墨（EG）分别作为化学蓄热材料和多孔基质,研制了复合储热吸附剂K₂CO₃@EG。对该复合吸附剂和未掺杂膨胀石墨的纯水合盐就脱附储热、吸附性能、循环稳定性等方面进行了对比分析。结果表明,复合吸附剂所需的脱附温度降低,对吸附质的吸附动力学性能也有明显提升且可有效避免潮解现象。经过连续15次的脱附-水合循环实验后,纯盐和复合吸附剂的储热密度分别下降27.6%和10.9%。此外,对储热单元的数值研究结果初步验证了该蓄热体系的可行性。     

氯化镁/沸石复合材料的吸附特性及储热性能

制备了一种以13X沸石分子筛为多孔基质材料、氯化镁为反应盐的高性能复合吸附储热材料,并对其吸附性能和储热密度进行了深入研究。使用扫描电子显微镜（SEM）对复合材料的微观结构和形态特征进行了表征;使用全自动比表面积与孔隙度分析仪（ASAP 2460）测试了复合材料的孔体积;使用恒温恒湿箱对复合吸附材料的吸附性能进行了测试,其中含盐量29%（质量分数）的复合吸附材料达到了0.75 g·g^-1的平衡吸附量,探讨了含盐量和相对湿度对复合吸附材料吸附性能的影响规律;利用激光热导仪（LFA）测试了纯沸石以及复合吸附材料的热扩散系数;利用同步热分析仪（STA）测试了复合吸附材料的储热密度,其中含盐量最高的复合吸附材料质量储热密度达到1628 kJ·kg^-1,体积密度高达412 kW·h·m^-3,定量地分析了氯化镁/沸石复合材料耦合物理吸附、化学吸附与吸收过程的多形态储热密度。     

吸附蓄热材料性能研究进展

可再生能源的利用不仅可降低环境污染,还有助于实现“碳中和”目标,蓄热技术是有效利用太阳能等不稳定可再生能源的重要途经之一。热化学蓄热材料由于储能密度高、热损失小等优点可实现低品位热能的跨季节应用。本文对现有文献内吸附蓄热材料的蓄热性能进行总结分析,对比四类蓄热材料在不同运行工况下的储能密度、输出功率与蓄热效率等蓄热性能,并论述各类材料的典型应用案例。文中指出：溶液吸收材料脱附温度较低,但系统传热传质性能较差,实际应用中无法满足建筑供暖需求;固体吸附材料循环稳定性好,可采用太阳能集热器作为热源使其再生,它是目前建筑供暖中具有较大潜力的蓄热材料;纯热化学反应材料储能密度最高,然而其循环稳定性差,仍处于实验室研究阶段;兼有固体吸附材料与无机盐优点的复合材料有望成为建筑内理想的蓄热材料。最后文章针对各类材料提出其未来的研究方向。     

离子液体在传热及相变储热中的应用研究进展

离子液体具有与传统的传热、储热材料相当,甚至更加优越的性质,如蒸气压低,储热密度高,物理和化学稳定性好,热传导性好,熔点低和可设计性等。因此,离子液体在太阳能集热、建筑节能、电力谷峰调控、低品位余热存储、吸附式热泵等领域具有良好的应用潜力。综述了离子液体在传热和储热中的应用研究进展,包括作为热传导液用于太阳能集热,作为吸附介质应用于制冷(制热),以及作为相变储热材料等。最后,指出离子液体的一些性质,如腐蚀性、毒性和长期稳定性等,也是离子液体在储热和传热应用中需要考察的问题。     

多孔介质在高温相变蓄热中的强化换热

采用实验方法,验证了金属泡沫、膨胀石墨在高温蓄热系统中强化换热的作用。实验结果表明,在250～290℃之间,金属泡沫多孔材料能够提高纯硝酸钠的换热率2.1倍。由于多孔材料严重抑制了自然对流,在液相加热阶段,硝酸钠与多孔材料混合物的换热率不高于纯硝酸钠的一半。通过比较底部加热和顶部加热两种加热方式下蓄热系统的换热性能,进一步揭示了多孔材料对自然对流的影响。     

电热水器内部结构优化及储能特性研究

将相变储能技术应用于电热水器,并通过添加石墨纳米颗粒改善相变材料的导热特性,对其储能过程进行调节,可以起到"移峰填谷"的作用.建立了四种不同结构的电热水器三维模型,模拟了电热水器内部速度场与温度场分布特性.考察了进出口水管结构、电加热管布置方式、保温层结构等因素对热水器内部流场及传热特性的影响,研究了不同储能层厚度对电...     

移动蓄热技术的研究进展

移动蓄热技术是缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式,是合理利用能源及减轻环境污染的有效途径。本文概述了移动蓄热技术的在工业余热回收利用中的研究进展,分析了我国分散式热用户市场,讨论了化学能储热、显热储热、相变潜热储热技术在移动蓄热车应用中的优缺点,其中潜热储热具有储能密度高、体积小、能量供应稳定等特点,在移动蓄热车中有着广阔的应用前景。在此基础上,归纳了应用于不同热源温度的相变材料,并针对其低导热系数问题,总结了几种强化换热技术。指出了移动蓄热技术的发展方向,展望了移动蓄热技术的市场化应用前景。     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

PROPOSAL FOR A NOVEL CHEMICAL HEAT PUMP DRYER

ABSTRACT

A new chemical heat pump (CHP) system for ecofriendly effective utilization of thermal energy in drying is proposed from the viewpoints of energy saving and environmental impact. CHPs can store thermal energy in the form of chemical energy by an endothermic reaction and release it at various temperature levels for heat demands by exo/endothermic reactions. CHPs have potential for heat recovery and dehumidification in the drying process by heat storage and high/law temperature heat release. In this study, we estimate the potential of the CHP application to drying systems for industrial use. Some combined systems of CHPs and dryers are proposed as chemical heat pump dryers (CHPD). The potential for commercialization of CHPDs is discussed.     

高性能碳基储能材料的设计、合成与应用

电化学储能器件的性能很大程度上决定于其电极材料。碳材料具有来源广泛、化学稳定性好、易于调控、环境友好等优点,被广泛应用于各类能量存储系统,但仍存在能量密度低、倍率性能差等问题。本文从碳材料孔结构调控、杂原子掺杂、与金属氧化物复合三个角度,综述了构建高性能碳基储能材料的设计合成策略,介绍了其在锂/钠离子二次电池、超级电容器等领域的研究进展,对几种方法策略的优缺点进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。本文对高性能碳基储能电极材料的设计开发具有积极意义。