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熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)是海內(nèi)外儲(chǔ)熱領(lǐng)域的重點(diǎn)研發(fā)方向
發(fā)布時(shí)間：
2020-07-28
今年1月3日，北京熱力基于熱化學(xué)儲(chǔ)熱的第三代儲(chǔ)熱技術(shù)研究與示范技術(shù)開(kāi)發(fā)服務(wù)采購(gòu)項(xiàng)目中標(biāo)結(jié)果公布，北京科技大學(xué)以185萬(wàn)元投標(biāo)價(jià)中標(biāo)。據(jù)悉， 北京工業(yè)大學(xué)和北京天約敬成機(jī)電設(shè)備有限公司等多家單位也參與了該項(xiàng)目投標(biāo)。
熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)是指利用化學(xué)變化過(guò)程中熱量的儲(chǔ)存和釋放達(dá)到熱能儲(chǔ)存目的的一種技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)熱能季節(jié)性存儲(chǔ)和長(zhǎng)距離運(yùn)輸，在工業(yè)余熱的利用、太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存以及化學(xué)熱泵等方面具有極大的應(yīng)用價(jià)值，被視為是儲(chǔ)熱技術(shù)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向。
但熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)儲(chǔ)放熱過(guò)程較難控制，化學(xué)反應(yīng)與傳熱的匹配存在問(wèn)題，穩(wěn)定性有待進(jìn)一步的測(cè)試，與已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的顯熱儲(chǔ)熱和相變儲(chǔ)熱相比，熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)多處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段。當(dāng)前包括中國(guó)、美國(guó)在內(nèi)的多國(guó)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)正在開(kāi)展相關(guān)研究。
據(jù)了解，上述北京熱力熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)研究項(xiàng)目為科技攻關(guān)項(xiàng)目，項(xiàng)目聚焦基于熱化學(xué)儲(chǔ)熱的第三代儲(chǔ)熱技術(shù)的三個(gè)關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展研究：基于熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)的制熱與儲(chǔ)熱；中低溫非穩(wěn)態(tài)反應(yīng)系統(tǒng)的流動(dòng)與傳熱以及熱化學(xué)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的傳熱強(qiáng)化。該研究項(xiàng)目的啟動(dòng)，將進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展。
此外，上海交通大學(xué)等國(guó)內(nèi)多個(gè)高校已經(jīng)對(duì)熱化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等多個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，取得了眾多實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)與研究結(jié)果。
而在國(guó)外，多家機(jī)構(gòu)目前已針對(duì)熱化學(xué)儲(chǔ)能體系反應(yīng)物系的性能優(yōu)化、儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、反應(yīng)床的強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)、循環(huán)的性能等做了大量研究，建立了許多熱化學(xué)儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。
通常而言，熱化學(xué)儲(chǔ)能體系主要包括氧化還原體系、金屬氫化物體系、碳酸鹽分解體系、氨分解體系、甲烷重整體系和無(wú)機(jī)氫氧化物體系。其中，典型的氣固反應(yīng)體系Ca(OH)_2/CaO，原材料廉價(jià)易得、環(huán)境友好且儲(chǔ)熱容量較高，被認(rèn)為是最具潛力的中高溫?zé)峄瘜W(xué)儲(chǔ)能體系之一。
2016年5月，美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)和佛羅里達(dá)大學(xué)的科研人員合作推出一種新型熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可用于存儲(chǔ)和釋放太陽(yáng)能。相比傳統(tǒng)儲(chǔ)熱設(shè)備，美國(guó)科研人員改進(jìn)后的儲(chǔ)能方案新增一種類似電池的熱化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在“充電”期間，碳酸鍶在太陽(yáng)熱能作用下，分解成氧化鍶和二氧化碳。當(dāng)“放電”時(shí)，氧化鍶和二氧化碳會(huì)發(fā)生合成，同時(shí)釋放出儲(chǔ)存的熱量。該儲(chǔ)能系統(tǒng)的材料易獲得、不易燃且綠色環(huán)保，使用這些材料合成的化合物運(yùn)行溫度高達(dá)1200攝氏度，儲(chǔ)熱效率比現(xiàn)有儲(chǔ)熱系統(tǒng)高兩倍。
在瑞典，SaltX技術(shù)公司在推動(dòng)熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用上已走在前列。瑞典SaltX技術(shù)公司成立于2001年，其推出的新型鹽晶儲(chǔ)能技術(shù)主要利用鹽晶體及其溶液在不同溫度作用下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)存與釋放能量，可應(yīng)用于光熱發(fā)電、太陽(yáng)能制冷和空調(diào)領(lǐng)域，使能耗及儲(chǔ)能成本降低約33%。目前，該公司已與美國(guó)通用電氣、瑞美制造和阿法拉伐等公司建立合作關(guān)系，并提供新型儲(chǔ)能解決方案。
總體來(lái)看，熱化學(xué)蓄熱溫度范圍高，蓄熱密度較大，但是工藝復(fù)雜并且技術(shù)成熟度低，還需要進(jìn)行反應(yīng)速率和傳熱性能的良好匹配，值得進(jìn)一步研究，隨著難題的逐漸解決，其應(yīng)用前景將十分廣闊。
