法國(guó)洛林大學(xué)在長(zhǎng)期儲(chǔ)熱方面取得新進(jìn)展
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：長(zhǎng)期儲(chǔ)熱
開發(fā)單位：法國(guó)洛林大學(xué) A. Celzard, Alain
技術(shù)突破：成功進(jìn)行了碳泡沫疏水化的處理，完全維持了主體相變材料的熔點(diǎn)和熔化焓，并完全避免了相變材料的異質(zhì)成核，同時(shí)將熱導(dǎo)率控制在季節(jié)性太陽(yáng)能儲(chǔ)熱應(yīng)用所需的范圍內(nèi)。
文章名稱：P. Jana, A. Celzard, et al. Hydrophobised carbon foams for improved long-term seasonal solar thermal energy storage. Solar Energy Materials and Solar Cells, 2021.
應(yīng)用價(jià)值：疏水性最強(qiáng)的碳泡沫可以促使主體相變材料的顯著過(guò)冷，這對(duì)于長(zhǎng)期儲(chǔ)熱是一個(gè)極為出色的特征。
相變材料的熱導(dǎo)率大都過(guò)低，從而導(dǎo)致熱交換器尺寸過(guò)大以及系統(tǒng)效率的降低，尤其是當(dāng)傳熱流體的溫度接近相變材料的熔點(diǎn)/結(jié)晶點(diǎn)時(shí)，例如應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的太陽(yáng)能儲(chǔ)熱(STES)。使用在室溫附近的季節(jié)性儲(chǔ)熱有望在數(shù)周至數(shù)月的時(shí)間內(nèi)工作，但需要附加條件來(lái)提高效率?；谔谴嫉南嘧儾牧霞竟?jié)性太陽(yáng)能儲(chǔ)熱展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樘谴季哂幸韵绿匦?，如低成本、容易獲取、無(wú)毒和無(wú)腐蝕性、高能量密度(130–200 kWh m?3)、低熔點(diǎn)(通常在70–120 攝氏度)以及顯著且穩(wěn)定的過(guò)冷度等。由于糖醇均為高極性分子，因此當(dāng)它們被包裹在低表面能的多孔碳基質(zhì)中，能阻止微晶的成核，從而有利于過(guò)冷。
此研究旨在評(píng)估以優(yōu)化的碳泡沫作為基于糖醇的季節(jié)性太陽(yáng)能儲(chǔ)熱的多孔傳熱強(qiáng)化基質(zhì)的性能，以及它們?cè)谶^(guò)冷狀態(tài)釋熱的儲(chǔ)熱效率。通過(guò)四種不同的技術(shù)進(jìn)行了蔗糖基碳-石墨填料復(fù)合泡沫的疏水化，盡管并非所有的表征技術(shù)都可以系統(tǒng)地使用，但可以觀察到處理后的樣品疏水性不同程度的增強(qiáng)。將糖醇滲入碳泡沫中的雜化材料的機(jī)械性能和熱導(dǎo)率顯著高于原始碳泡沫，沒(méi)有表面處理將引起宏觀孔隙率或?qū)崧蕮p失?；瘜W(xué)計(jì)量為CF0.07的碳泡沫是唯一能夠避免糖醇完全異質(zhì)成核的材料。疏水性最強(qiáng)的碳泡沫能夠促使主體相變材料的明顯過(guò)冷，這對(duì)于長(zhǎng)期儲(chǔ)熱而言是一個(gè)出色的特征。
圖1 用于季節(jié)性STES的基于糖醇的典型碳泡沫(蔗糖炭/石墨顆粒)
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華北電力大學(xué)在長(zhǎng)期儲(chǔ)熱方面取得新進(jìn)展
文章信息
技術(shù)領(lǐng)域：長(zhǎng)期儲(chǔ)熱
開發(fā)單位：華北電力大學(xué) Jianhua Fan
技術(shù)突破：結(jié)合短期儲(chǔ)熱和長(zhǎng)期儲(chǔ)熱開發(fā)了可變供熱系統(tǒng)，在穩(wěn)定的過(guò)冷狀態(tài)下，儲(chǔ)能期間儲(chǔ)罐中存儲(chǔ)了21.7 kWh的熱量，釋放了14.0 kWh的顯熱和7.6 kWh的潛熱。蓄熱器在儲(chǔ)電期間具有高于340 W/K的較強(qiáng)的換熱能力。
文章名稱：Gang Wang, Jianhua Fan. Thermal characteristics of a long-term heat storage unit with sodium acetate trihydrate. Applied Thermal Engineering, 2021.
應(yīng)用價(jià)值：對(duì)于可變供熱系統(tǒng)，將短期儲(chǔ)熱和長(zhǎng)期儲(chǔ)熱結(jié)合是有效的。
潛熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)由于儲(chǔ)能密度高以及同時(shí)可用于短期和長(zhǎng)期儲(chǔ)熱，因此是一項(xiàng)適用于家用儲(chǔ)熱系統(tǒng)的技術(shù)。當(dāng)前對(duì)相變材料儲(chǔ)熱的研究大部分是理論上的，且處于概念驗(yàn)證的早期階段，缺乏大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化的全面蓄熱研究。同時(shí)，常見的家用蓄熱器是為短期存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)的，熱量不能長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)。
研究人員測(cè)試了使用75 L水和137.8 kg相變材料的潛熱儲(chǔ)熱，使用具有穩(wěn)定的過(guò)冷能力的三水合乙酸鈉基復(fù)合材料作為相變材料。存儲(chǔ)裝置的顯熱用于短期儲(chǔ)熱，潛熱用于長(zhǎng)期儲(chǔ)熱。對(duì)于可變供熱系統(tǒng)，將短期儲(chǔ)熱和長(zhǎng)期儲(chǔ)熱結(jié)合是有效的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式分析了蓄熱器的熱功率和換熱能力。為研究長(zhǎng)期儲(chǔ)熱，探究了穩(wěn)定過(guò)冷的成功率。結(jié)果表明，在測(cè)試條件下，儲(chǔ)能期間儲(chǔ)罐中存儲(chǔ)了21.7 kWh的熱量，顯熱釋熱期間（短期儲(chǔ)熱）釋放了14.0 kWh熱量，潛熱釋熱過(guò)程中釋放了7.6 kWh的熱量（長(zhǎng)期儲(chǔ)熱）。三水合醋酸鈉在66％的測(cè)試循環(huán)中保持穩(wěn)定的過(guò)冷狀態(tài)。蓄熱器在儲(chǔ)電期間具有高于340 W/K的較強(qiáng)的換熱能力。
圖2 儲(chǔ)熱單元(左)和用于觀察蓄熱器內(nèi)部管道的歧管板(右)
