《太陽能熱化學吸附變溫能量貯存研究》是依託上海交通大學，由李廷賢擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：太陽能熱化學吸附變溫能量貯存研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李廷賢
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對目前太陽能熱貯存密度低及效率低的問題，提出了一種以實現太陽能高效熱貯存和能量品位提升為目標的新型熱化學吸附變溫貯能熱力循環，與傳統顯熱式和相變潛熱式太陽能貯能相比，太陽能熱化學吸附貯能密度高，約為相變潛熱貯能的2-5倍，且具有能量長期貯存幾乎無熱損失的高效優點。熱化學吸附貯能系統利用吸附工質對的可逆化學反應實現太陽能向吸附勢能的轉化貯存,可同時實現太陽能的熱量貯存和製冷冷量貯存；本項目擬通過構建基於變壓解吸的新型熱化學吸附變溫貯能熱力循環以實現太陽能的高效熱貯存和能量品位提升，且提升幅度可通過輔助反應鹽進行調節和控制，其研究內容涵蓋太陽能高效集熱、不同溫區吸附貯能工質對梯級最佳化匹配、複合吸附貯能材料傳熱傳質強化、熱化學反應動力學、變壓解吸熱力循環、太陽能熱化學吸附貯熱/貯冷複合循環及最佳化。本項目基於固-氣反應的熱化學吸附變溫貯能研究可為實現太陽能高效熱貯存提供新的思路。
結題摘要
在國家自然科學基金的大力資助下，課題組研究人員針對目前太陽能熱儲存密度低及效率低的問題，構建並實施了一種以實現太陽能高效熱儲存和能量品位提升為目標的新型熱化學吸附變溫儲能熱力循環，利用熱化學吸附儲能工質對的可逆化學反應實現太陽能熱能向熱化學吸附勢能的轉化儲存，其研究內容涵蓋太陽能高效集熱、不同溫區吸附儲能工質對梯級最佳化匹配、複合吸附儲能材料傳熱傳質強化、熱化學反應動力學、變壓解吸熱力循環、太陽能熱化學吸附貯熱/貯冷複合循環及最佳化。研究發現：(1) 太陽能熱化學吸附儲能熱力循環可實現太陽能熱量和製冷冷量的複合儲存，與傳統顯熱和相變潛熱式儲能相比，熱化學吸附儲能密度高，約為相變儲能的2-5倍，其儲能密度高達800 kJ•kg-1以上，在此基礎上完成了不同溫區吸附儲能工質對的溫度梯級最佳化匹配研究；(2) 利用膨脹石墨的高導熱特性和豐富的微孔結構成功研製了膨脹石墨為多孔基質的固化複合吸附儲能材料，有效解決了反應鹽的膨脹結塊和吸附性能衰減問題，實現了化學吸附儲能反應鹽的活性維持：經過多次吸附、解吸過程的化學反應後，吸附儲能反應鹽的實際吸附量仍然高達理論最大吸附量的95 %以上；(3) 揭示了固化複合吸附儲能材料有效導熱係數伴隨質變和形變條件下的傳熱規律及其傳熱傳質對吸附動力學的影響，複合吸附儲能材料在化學反應過程中由於其內部吸附質含量的變化（質變）和吸附材料結構的變化（形變）導致其局部有效導熱係數在儲能階段和釋能階段的變化規律不同：加熱解吸儲能階段有效導熱係數隨分解反應的進行不斷降低，冷卻吸附釋能階段有效導熱係數隨合成反應的進行不斷增加；(4) 構建了太陽能熱化學吸附變溫儲能實驗台，通過實施基於變壓解吸技術的熱化學吸附變溫儲能熱力循環實現了太陽能的高效熱儲存和能量品位提升，且提升幅度可通過輔助反應鹽進行調節和控制，揭示了熱化學吸附儲能熱力循環的變工況循環特性及變壓解吸特性，在此基礎上完成了太陽能熱化學吸附儲熱/儲冷複合熱力循環的最佳化。 本項目基於固-氣反應的太陽能熱化學吸附變溫儲能研究取得了很好的研究成果，目前已在國際期刊上發表/錄用高質量SCI檢索論文5篇，包括AIChE J, Chem Eng Sci, Int J Heat Mass Tran, Int J Refrig等國際權威期刊，發表EI檢索所論文1篇，國際會議論文1篇，並申請國家發明專利4項，其中3項已獲授權。
