引言:在我国现阶段的科学技术发展中,对于储热能源的结构,以及对内部组成进行全面的研究与分析,可以很好的实现对储能性能的极大提升。特别是利用计算机模拟低成本的方式,可以极大的提升未来研究与储备能源的效果,并为技术的发展提供基础。
1 研究背景
能源是现阶段社会发展与进步的关键物质,直接影响到人类社会的各个方面。一旦出现能源危机, 就会在全世界范围内带来严重的地缘政治危机,同时导致世界能源物价的波动。为了在未来的社会发展中,使用量到较为稳定的能源物质,从而解决化石能源物质所带来的局限性问题,就需要积极的将新能源当作主要的发展方向。其中太阳能是一种最优先的新能源物质,例如采用集中太阳能储热、太阳能光伏发电等技术方式,可以为生产与生活提供良好的效果。但是始终收到光源具备的间歇性问题影响,使得太阳光伏发电并不稳定。其次,在进行实际的生产过程中,精炼厂无法满足持续性的供电需求,因此就需要在进行储能方面进行深入的研究。例如在利用搭建镜子或者透镜的方式,建立大面积的太阳光聚集在接收器上,这样全面的接受太阳能物质。在使用的热能可以加大的驱动蒸汽轮机,或者对于热化学物质提供良好的动力反应[1]。
例如,在当下提出的基于不同时间尺度下的电力消耗,以及与可再生能力能源发电之间相匹配的技术方式,可以很好的实现对碳排放的全面控制。其中太阳能、风能等能源进入到电网之后,会直接导致电力系统的失调,因此就需要利用中长期的储能技术,全面的平衡与处理电网的峰谷所带来的负荷问题,同时也要在储能技术的未来潜力曲线的设计上。让持续时间以及能量利用率,得到全面的调节在这样的技术,本质上是将CSP与TES相结合,这样就可以保持较为稳定的传输方式,也相应的实现良好的调节效果。在未来进行实际的处理当中,需要全面了强化研究能力,也相应的加强研究的发展潜力[2]。
2 热化学储热技术运用
2.1 储能技术
热能基本上可以分为三种不同类型的技术,可以存储到TES系统内部,分别为现热储能、潜热储能、热化学储能等各种不同的类型。相比囧其他类型的储存方式,采用TCES具备着较强的储能密度性,并在工作温度范围方面比较广泛,并在储热方面也较为的短暂。其中在实际的使用当中,可以很好的实现对CSP太阳能发电的良好适配,并强化对能源的综合利用效果。在后续进行实际的处理环节,这种能源储备方式也平衡了价格。但是这样的技术在实际使用上,仅仅适用于一些实验室或者中试的情况,在大规模的使用上面临着一定的风险。虽然当前热化学储能技术依然处于研究的阶段,但是这样的技术在使用的发展前景较为光明,可以很好的保持较强的储存时间以及储能密度,并强化整体储能的效果。
2.2 储能材料
在金属氢化物的体系、氢氧化物体系以及氧化还原体系的多样化的储能设计方式,可以形成多样化的复杂储能结构。其中在实际的反应过程中,一些不完全的可逆性反应,会直接导致储能能力会受到一定的影响,并在循环反应之后出现下降的问题。因此,对于当前如何实现对储存反应产物的良好处理,依然面临着技术方面的隐患与障碍。当前今年新热化学储能体系的运用之后,可以很好的思想对成本控制,以及强化对各种储能密度的处理,同时加强安全无毒的处理方式,是未来进行中高温热化学储能体系搭建的关键所在[3]。
具体的吸热过程中,氢氧化钙吸收热量,并后续进行分解之后,会产生氧化钙与水蒸气。处于450°-550°的温度下,在化学循环当中存在两个步骤。其中进行放热反应释放处理中,脱水阶段面临着一定的太阳能热量,并能在具体的处理环节,需要利用改善水蒸气压力、流速以及各种处理方式,对于能量进行良好的控制而在处理当中,需要利用控制反应速度,以及在后续进行能量方面的控制中,起到了良好的效果。由于这样的体系在储热系统里比较广泛,这样使得进行了处理过程中,具备着可逆性、循环稳定性、高反应焓等诸多方面的控制,这样很好的促进未来反应发展与建设。在利用钙循环热化学的过程中,会引发转化率快速削减,这样对于太阳能光谱的吸收率会带来直接的影响。在常见的一些钙基材料的使用上,往往在机械性能方面面临着一定的影响,因此为了保障未来的循环稳定可靠,需要对于吸光性、机械性能等诸多方面进行集中分析,从而全面提升处理效果。
3 热化学储热技术的实践效果
3.1 固定床
反应器是一种十分重要的设备,基本上可以分为直接操作反应器以及间接操作反应器这几种类型。在直接操作反应器的处理上,穿热流体反应的直接接触器处理当中,需要相互接触必能传递能力,这样会具备着较强的处理效果。在实际的操作环节,这样的设备被集中到了热交换器内部,同时平衡温度的处理方式,可以让反应器的内部压力得到良好的控制。后续进行压力的处理当中,需要避免操作过程中出现高压降的问题。在后续进行储热以及放热处理当中,始终需要保持一个固定床,这样才可以保障后续运行的可靠性与稳定性。
3.2 流化床
进行技术的实际使用当中,流化床反应器是具备着较大的传热系数,因此就需要在降低充放电的步骤中,可以制定出一个符合标准的鼓泡反应模型能够。其中进行温度处理的调整中,要结合实际的力学信息,建立出相应的反应模型与效果。后续进行水化反应的处理中,基本上是受到内部放录音的脱水动力学的影响,加上材料的使用需要解决具体的分析内容,以及对于各种不均匀结构的预测以及优化,这样才可以对不均匀进行良好把控。气泡、液滴以及不均匀结构的处理当中,要得到良好的优化处理。
流化床的研究过程中,具备着灵活性、输送能力以及各种技术优势。在连续进行粉末处理的环节,需要保持较强的吞吐量,这样技术在使用当中的处理能力比较强,以及后续进行工业领域的调整中,这样的技术在后续需要得到硫化床良好处理,形成较强的处理能力。
3.3 实验研究
进行热化学储能体系的搭建中,需要储能介质的分析环节,利用可逆反应进行集中能量存储以及释放。在搭建一个热化学储能系统,要首先挑选合适的可逆化学反应,之后在储热材料、反应以及处理的环节,需要进一步的提升材料的储热特性。在当前进行处理的环节,要建立分子结构模型,以及对于不同的储热进行改善与分析,这样便可以对热化学反应系统实现良好的处理效果。
其次,在储热放热循环处理上,伴随着循环次数的增加,使得钙基储热体系的处理中,经常会存在着容易结块的问题。为了加强使用寿命,以及提升更高的储能表现,因此就需要在进行技术方面的使用上,需要极大的改善空隙结构,这样才可以有效的改善储热性能。其中进行其他类型的处理当中,需要增加样品的体积能量密度,从而提升系统运行的稳定性。
总结:综上所述,在进行相关热化学储能技术的研究中,不仅仅需要对体系还需要对材料进行结构性的处理与调整,这样才可以很好的对不同能源物质进行良好的处理,以及强化吸热能力,提升整体对于储热的改善作用,强化系统运行稳定性。
参考文献:
[1]袁鹏. 钙钛矿型金属氧化物热化学储热特性的调控机理与实验研究[D].浙江大学,2022.
[2]边志国. 基于CaO/Ca(OH)_2循环的钙基材料热化学储热性能强化研究[D].山东大学,2022.
[3]徐运飞,吴水木,李英杰.面向太阳能热发电的CaO-CO_2热化学储热技术研究进展[J].发电技术,2022,43(05):740-747.