钙镁二元盐复合材料的储热性能

水合盐热化学储热利用可逆的化学反应,能够在吸附与脱附过程中实现热量的释放与储存,其具有储热密度高、适合长期跨季节储热等优点,与太阳能相结合可以减少对化石能源的依赖。为探究两种不同多孔基底对钙镁二元盐复合热化学储热材料储热性能的影响,基于摩尔比为1∶2的MgCl_(2)与CaCl_(2)两种水合盐,本文对以微孔分子筛(13X)为多孔基底的MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料和以介孔硅藻土(WSS)为多孔基底的MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的孔结构、平衡吸附量和循环稳定性等进行实验对比分析。采用蜂窝状储热单元的二维模型,对两种MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合热化学储热单元的储/放热过程进行模拟对比分析。结果表明,与WSS相比,13X的孔隙更小、比表面积更大、平衡吸附量更高。由于MgCl_(2)/2CaCl_(2)的填充,两种复合材料的孔体积、比表面积、孔隙率较多孔基底均有所下降。受MgCl_(2)/2CaCl_(2)与多孔基底协同作用的影响,MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的平衡吸附量在整个相对湿度区间均有明显提升,Polanyi吸附势理论可以很好地描述MgCl_(2)/2CaCl_(2)复合材料的等温吸附线。WSS20储热单元的储热密度为371.94MJ/m^(3),可以持续输出20℃温升以上的空气198min,其放热功率和热回收效率均高于13X17储热单元。WSS20在循环47次后仍然保持完整的结构和良好的吸附量,而13X17在循环10次后发生破裂。综合储热密度和循环稳定性,WSS20更适合作为储热材料使用。

钙镁二元水合盐复合热化学储热单元的储热特性研究

针对热化学储热材料在系统中储热密度低的问题,基于钙镁二元水合盐MgCl_(2)/2CaCl_(2)和天然介孔材料硅藻土(WSS),采用真空浸渍法制备了具有正方形空气通道的钙镁二元水合盐复合热化学储热单元WSS7,WSS13,WSS20,并对其进行了孔结构、微观形貌、吸附动力特性和循环稳定性的分析;建立了具有正方形空气通道的钙镁二元水合盐复合热化学储热单元的一维热质耦合数值模型,并验证其模型的可靠性;数值模拟了钙镁二元水合盐填充的质量分数和入口空气相对湿度对该储热单元在开式热化学储热系统中储热性能的影响。结果表明,入口空气相对湿度的增加可有效提高钙镁二元水合盐复合热化学储热单元出口的最大温度、延长出口空气高温持续时间、提高其放热功率和储热密度;钙镁二元水合盐的质量分数的增加可以有效延长出口空气高温(>40 ℃)的持续时间,其中钙镁二元水合盐的填充质量分数为20.38%的WSS20具有较好的储热性能,其储热密度为416 MJ/m^(3),是WSS13的1.5倍,比较适用长周期的太阳能跨季节储热。