一、问题背景:为了解决日益严重的能源短缺问题,如何更加充分地利用现有的化石能源,开发利用绿色能源成为世界各国关注的重要议题
随着现有化石能源的逐步开采利用,世界各国已经普遍认识到降低对传统能源(如煤炭、石油、天然气能源等)的依赖性,以及对绿色能源(如太阳能、风能、地热能等)实现充分开发利用的重要性,使用再生类能源并通过提高能源利用效率的方式成为应对能源枯竭现状的重要手段
蓄热技术就是这类能够提高能源利用效率的典型技术手段,蓄热技术通过将间歇性或者不稳定的热量通过蓄能介质暂时储存,在有使用要求时释放能量,解决能源利用高峰阶段造成的能源匹配不足的问题
经过多年应用发展,蓄热技术已经在太阳能、地热能、风能、工业废热、电网系统的“移峰填谷”等领域有了一定程度的应用,并表现出强劲的发展势头
二、蓄热技术蓄热技术一般通过利用蓄热介质的比热容、潜热等物理特性实现对采集能源多余热量的暂时储存,主要分为显热蓄热、潜热蓄热和化学热反应蓄热,其中前两种技术属于物理蓄热范畴
显热蓄热显热蓄热通过提升蓄热介质材料的温度进而提高物质内能的方式实现储热,储热能力取决于材料的比热容(提升物质单位温升所需要的外部能量)等物理参数
显热蓄热的突出弱点在于由于蓄能介质(例如水)在多余能量的储存过程中伴随着物质温度的上升,不能满足部分设备对于恒温放热的要求
同时,显热蓄热材料蓄热能力有限,储能密度较低,往往需要较大容积的容器提供储能保证,限制了显热蓄热技术的大规模推广应用
潜热蓄热潜热蓄热技术充分利用了相变介质在相态改变时会吸收或释放巨大的能量,并藉此实现对多余能量的储存和释放
这类利用相变过程实现能量吸收释放的材料被称为相变材料
相比显热蓄热材料,相变材料的相变潜热与蓄热材料的比热特性相比在储热能力方面有了极大的提升,同等质量的储热介质能够实现对更多能量的储存,降低了对储热设备容积、质量等方面的要求,降低了