钙镁二元盐复合材料的储热性能

作者：刘涵; 曲明璐; 叶振东; 杨帆; 黄蓓佳; 张亚宁; 刘洪芝^*

来源：化工进展, 2023, 1-11.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0648

• 热化学储热
• MgCl_(2)/2CaCl_(2)
• 硅藻土
• 13X
• 循环稳定性
• 储热密度

水合盐热化学储热利用可逆的化学反应，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MgCl2与CaCl2两种水合盐，本文对微孔分子筛(13X)为多孔基底的MgCl2/2CaCl2复合材料和介孔硅藻土(WSS)为多孔基底的MgCl2/2CaCl2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MgCl2/2CaCl2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MgCl2/2CaCl2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MgCl2/2CaCl2与多孔基底协同作用的影响，MgCl2/2CaCl2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的描述MgCl2/2CaCl2复合材料的等温吸附线。WSS20储热单元的储热密度为371.94 MJ/m3，可以持续输出20°C温升以上的空气198 min，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。

• 单位
  上海理工大学; 哈尔滨工业大学