太陽能光熱轉(zhuǎn)換-太陽能熱存儲(chǔ)

1、太陽能光熱轉(zhuǎn)換-太陽能熱存儲(chǔ)太陽能熱儲(chǔ)存陽光充足時(shí)將太陽能儲(chǔ)存起來，以供無陽光時(shí)使用 太陽能熱儲(chǔ)存要討論的問題。顯熱儲(chǔ)熱：利用儲(chǔ)熱材料的熱容量,通過升高或降低材料溫度而實(shí)現(xiàn)熱量儲(chǔ)存或釋放的過程。儲(chǔ)熱方式-顯熱儲(chǔ)熱、潛熱儲(chǔ)熱、化學(xué)儲(chǔ)熱 水單位質(zhì)量熱容量高，1kg水可儲(chǔ)存4.18kJ/的熱能，金屬銅、鐵、鋁分別為3.73，3.64，2.64kJ/，固體巖石約為1.7kJ/。 優(yōu)點(diǎn)：具有化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性好、安全性好等特點(diǎn)。缺點(diǎn)：單位體積儲(chǔ)熱量小；由于顯熱儲(chǔ)存材料是依靠儲(chǔ)熱材料溫度變化來進(jìn)行熱量的儲(chǔ)存，放熱過程不能恒溫；儲(chǔ)熱密度小，使得儲(chǔ)熱裝置體積龐大；與周圍環(huán)境存在溫度差，造成熱量損失,不適合長時(shí)間

2、、大容量儲(chǔ)存熱量。 顯熱儲(chǔ)能特點(diǎn) 顯熱儲(chǔ)能應(yīng)用德國航空航天研究中心在研究砂石混凝土和玄武巖混凝土的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)耐高溫混凝土和鑄造陶瓷等固體儲(chǔ)熱材料，在阿爾梅里亞太陽能實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行聯(lián)合試驗(yàn)，效果好，正準(zhǔn)備MW級的試驗(yàn)。美國華盛頓地區(qū)利用地下土壤儲(chǔ)存太陽能用于供暖和提供生活熱水，在夏季結(jié)束時(shí)，土壤溫度可以上升至80，而在供暖季節(jié)結(jié)束時(shí)，溫度降至40。潛熱儲(chǔ)熱潛熱儲(chǔ)熱：相變儲(chǔ)存是利用儲(chǔ)熱材料在熱作用下發(fā)生相變而產(chǎn)生熱量儲(chǔ)存的過程。相變儲(chǔ)存具有儲(chǔ)能密度高，放熱過程溫度波動(dòng)范圍小等優(yōu)點(diǎn)。 一般具有單位重量（體積）蓄熱量大、在相變溫度附近的溫度范圍內(nèi)使用時(shí)可保持在一定溫度下進(jìn)行吸熱和放熱、化學(xué)穩(wěn)定性好

3、和安全性好，但相變時(shí)液固兩相界面處的熱傳導(dǎo)效果較差。相變儲(chǔ)熱（潛熱儲(chǔ)熱）相變材料按相變方式一般可分為以下四類：1.固-固相變材料；2.固-液相變（熔化、凝固）材料；3.液-氣相變（汽化、液化）材料；4.固-氣相變（升華、凝聚）材料。 從1到4相變潛熱逐漸增大。但由于第3類和第4類相變過程中有大量氣體，相變時(shí)物質(zhì)的體積變化大，因此盡管這兩類相變過程中相變潛熱很大，但在實(shí)際應(yīng)用中很少被選用。 無機(jī)水合鹽熔點(diǎn)（）潛熱（J/g）密度（g/cm3）比熱(J/gK)固液固液KF4H2O18.52311.451.451.842.39Na2CO310H2O332471.461.883.34Na2S2O35 H

4、2O502011.751.671.482.41NaOAc 3 H2O58.52261.451.282.79NH4Al(SO4)212H2O94.52591.641.7063.05Na2SO410H2O32.42541.48CaCl26 H2O29.61741.801.49常用無機(jī)水合鹽相變材料的熱物性能熔融無機(jī)鹽相變儲(chǔ)能材料的熱物性能相變材料熔點(diǎn)()密度（g/cm3）比熱(固) (J/gK)潛熱（J/g）LiF8482.2951.5361035NaF9952.5581.114789NaCl8912.1650.839486Na2SO48842.7790.958169.5KCl7761.9840.

5、681346共晶混合鹽相變儲(chǔ)能材料熱物性能相變材料（wt%）熔點(diǎn)Tm()潛熱(J/g)導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）32Li2CO3/33Na2CO3/35K2CO3397276.5-23.5Li2CO3/76.5CaCO3498316.1-47.8Na2CO3/52.2Ba2CO3686172-75NaF/25MgF28326504.6667LiF/33MgF2746947-65NaF/23CaF2/12MgF2745574-33.4LiF/49.5NaF/17.1MgF26508601.1546LiF/44NaF/10MgF26328581.244Li2CO3/56Na2CO34963682.11

6、50NaCl/50MgCl24504250.9623NaCl/63MgCl2/14KCl3854610.95金屬及其合金相變儲(chǔ)能材料的熱物性能 相變材料熔點(diǎn)Tm()潛熱(J/g)導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.K)Al661400204.2Al/Si579515180Al/Si/Mg560545200Mg649368131有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的熱物性相變材料熔點(diǎn)()密度（g/cm3）潛熱(J/g)導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.K)石蠟-12-75.90.7500.782(70)225.7267.50.012-0.016癸酸31.50.886(40)1530.149棕櫚酸62.50.847(80)1870.165 (70)硬

7、脂酸70.70.941(40)2030.172 (70)多元醇的熱性能相變材料分子中羥基數(shù)（個(gè)）轉(zhuǎn)變溫度（）比熱容(J/gK)轉(zhuǎn)變焓(J/g)熔點(diǎn)()密度 (g/cm3)PE41882.843232601.333PG3812.751931981.193NPG2431.761311261.046層狀鈣鈦礦的熱物性相變材料轉(zhuǎn)變溫度()C12Mn32732942.28(C), 46.3(H)3.75129.30(C), 140.70(H)11.40C12Co33736119.32(C), 53.29(H)33.9857.33(C), 151.46(H)94.13C10Mn30636.17118.20

8、C10Co35138.49109.66固液復(fù)合定形相變儲(chǔ)能材料的熱物性復(fù)合定形相變材料PCM含量（wt%）相變溫度()相變焓(J/g)石蠟/高密度聚乙烯7558160石蠟/SBS4080565881.63165.2硬脂酸/SiO29.847496225.68196.8月桂酸硬脂/SiO25633.2792.9對固體顯熱蓄熱材料來說，其單位質(zhì)量儲(chǔ)能密度計(jì)算式：對于潛熱蓄熱材料來說，其單位質(zhì)量蓄熱密度計(jì)算式：優(yōu)點(diǎn)：具有單位重量（體積）蓄熱量大、在相變溫度附近的溫度范圍內(nèi)使用時(shí)可保持在一定溫度下進(jìn)行吸熱和放熱、化學(xué)穩(wěn)定性好和安全性好，缺點(diǎn)：相變時(shí)液固兩相界面處的熱傳導(dǎo)效果較差。潛熱儲(chǔ)熱特點(diǎn) 潛熱儲(chǔ)熱

9、應(yīng)用太陽能熱發(fā)電儲(chǔ)熱系統(tǒng)中的相變儲(chǔ)熱材料主要為高溫水蒸氣和熔融鹽，熔融鹽作為儲(chǔ)熱介質(zhì)具有溫度使用范圍寬，熱容量大，粘度低，化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但鹽類相變材料在高溫下對儲(chǔ)熱裝置有較強(qiáng)的腐蝕性。有機(jī)物相變材料具有相變溫度適應(yīng)性好、相變潛熱大、理化性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在太陽能儲(chǔ)熱利用中受到普遍關(guān)注，常用材料為一些醇、酸、高級烷烴等.Feldman將混合酯作為相變儲(chǔ)熱材料應(yīng)用于石膏墻板，和普通石膏墻板相比，儲(chǔ)熱能力增加了11倍，耐火能力也明顯提高?；瘜W(xué)熱儲(chǔ)存：實(shí)際上就是利用與儲(chǔ)熱材料相接觸時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而通過化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)換把熱能貯藏起來。特點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)能是一種高能量高密度的儲(chǔ)能方式，它的儲(chǔ)能密度一般

10、都高于顯熱和潛熱儲(chǔ)存，而且此種儲(chǔ)能體系通過催化劑或產(chǎn)物分離方法極易用于長期能量儲(chǔ)存，但其在實(shí)際使用時(shí)存在技術(shù)復(fù)雜、一次性投資大及整體效率不高等缺點(diǎn)?；瘜W(xué)儲(chǔ)熱選擇化學(xué)儲(chǔ)能材料的標(biāo)準(zhǔn):對材料要求反應(yīng)熱效應(yīng)大;反應(yīng)溫度合適;無毒、無腐蝕,不易燃易爆;價(jià)格低廉;反應(yīng)不產(chǎn)生副產(chǎn)品;可逆化學(xué)反應(yīng)速率要適當(dāng),以便于能量存入與取出;反應(yīng)時(shí)材料的體積變化要小;對相關(guān)結(jié)構(gòu)材料無腐蝕性。化學(xué)儲(chǔ)能材料的種類及其儲(chǔ)能原理：1. 結(jié)晶水合物 結(jié)晶水合物蓄熱是在低于其熔點(diǎn)的溫度下，使水合鹽全部或部分脫去其結(jié)晶水，利用在脫水過程中吸收的水合熱來實(shí)現(xiàn)熱量的儲(chǔ)存 當(dāng)需要回收熱量時(shí)，把脫去的水與脫水鹽接觸即可實(shí)現(xiàn) 類似的化學(xué)儲(chǔ)熱體

11、系還有MgCl2-H2O、H2SO4-H2O、NH4Al(SO4) 12H2O等，2. 無機(jī)氫氧化物無機(jī)氫氧化物的脫水反應(yīng)也可用來儲(chǔ)存熱量 。 Mg(OH)2+熱MgO+H2O 脫水溫度375。 Ca(OH)2+熱CaO+H2O 脫水溫度550。放熱：只需加水就可取出儲(chǔ)存的能量。但由于無機(jī)氫氧化物和水合物相比有較強(qiáng)的腐蝕性，并且和含CO2的空氣相互作用，穩(wěn)定性差。3. 金屬氧(氫）化物 如：4KO2 + 熱2K2O + 3O2反應(yīng)溫度范圍為300800，分解熱為2.1MJ/kg。 如：2PbO2熱2PbO + O2反應(yīng)溫度范圍為300350，分解熱為0.26MJ/kg。 氫化物： MHn +

12、熱 M + n/2H2如:LaNi5的氫化反應(yīng)熱約為210KJ/Kg,而鎂氫化反應(yīng)熱高到3182KJ/Kg。4.復(fù)合蓄熱材料 將結(jié)晶水合鹽填充到多孔材料中形成的復(fù)合材料.如CaCl2.6H2O硅膠復(fù)合材料，在重量百分比為70%時(shí)，僅水的蒸發(fā)就可以使儲(chǔ)熱材料提供1580 KJ/Kg的儲(chǔ)熱量。材料的工作溫度范圍為2080。 1988年，美國太陽能研究中心將氫氧化物與氧化物之間熱化學(xué)反應(yīng)作為太陽能儲(chǔ)熱的潛在對象。 澳大利亞國立大學(xué)提出一種儲(chǔ)存太陽能的方式叫做“氨閉合回路熱化學(xué)過程”，在這個(gè)系統(tǒng)里，氨吸熱太陽能分解成氫與氮，儲(chǔ)存太陽能，然后在一定條件下進(jìn)行放熱反應(yīng)，重新生成氨，同時(shí)放出熱量。化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用 以色列摩西萊維教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)科研小組，利用水和甲烷作為“太陽能倉庫”來儲(chǔ)存太陽能。他們在陽光充足的地方建了一座高54米的高塔，在塔內(nèi)裝上甲烷和水，當(dāng)塔內(nèi)溫度升高時(shí)，塔中的甲烷和水蒸氣開始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，變?yōu)镃O和H2，同時(shí)吸收大量的熱能，使其中所含的能量比甲