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期刊信息/Journal information
储能科学与技术
化学工业出版社
储能科学与技术

化学工业出版社

丁玉龙

双月刊

2095-4239

energystorage_cip@163.com;esst_edit@126.com

010-64519601/9602

100011

北京市东城区青年湖南街13号

储能科学与技术/Journal Energy Storage Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《储能科学与技术》（Energy Storage Science and Technology）是化学工业出版社、中国化工学会联合主办的国内唯一的储能专业期刊，由中国石油和化学工业联合会主管，国内统一刊号CN 10-1076/TK，中国科学引文数据库核心期刊（CSCD）、中国科技核心期刊，中国化工学会及储能工程专委会会刊。目前已被美国《乌利希期刊指南（网络版）》（Ulrichsweb）、英国科学文摘数据库（INSPEC）和美国《化学文摘（网络版）》（CA）收录，荣誉主编为英国伯明翰大学丁玉龙教授。
正式出版
收录年代

    基于热泵储电的绝热钙循环卡诺电池系统特性及优化研究

    丁扬王翰文陆文杰罗元俊...
    4247-4258页
    查看更多>>摘要：为应对能源短缺危机和时空分布不均的挑战,本工作结合钙基热化学储能与热泵储电的优势,提出一种新型耦合系统.通过热泵为分解反应供热以高密度储能,水合反应放热驱动发电高效释能,杜绝存储过程能量耗散,实现长时大规模储能.分析操作参数对往返效率的影响,在本工作考察范围内储能过程循环压比增加正向提升往返效率,但过高的压比加大设备负担且边际效用递减.热泵吸热温度和分解反应温度不宜偏离过远,370 ℃、415 ℃时往返效率分别最高,需尽可能降低夹点温度,避免高品位热能降级使用.释能过程提高发电循环压比或使中间级压力接近理想值,可增加循环净功,往返效率升高.更高的水合反应温度、热机吸热温度以及Ca(OH)2存储温度对往返效率有增益效果,而CaO和H2O预热温度影响甚微.采用"黑箱"模型和夹点方法,并借助改进的遗传算法优化系统参数.换热网络㶲损得到有效控制,往返效率最高可达65.96％,是一种颇具竞争力的能量存储方式.

    钙基热化学储能热泵储电卡诺电池参数优化往返效率

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    MgSO4·7H2O for thermochemical energy storage:Hydration/dehydration kinetics and cyclability

    CHEN JieMA HongkunDING Yulong
    4259-4271页
    查看更多>>摘要：In recent decades,MgSO4·7H2O(epsomite)has attracted significant attention as a promising thermochemical-based thermal energy storage material due to its high theoretical energy density,wide availability,and affordability.Despite extensive research efforts,progress in achieving high-energy density has been limited,primarily due to inadequate understanding of its reaction mechanisms and unfavorable dehydration/hydration kinetics.This study systematically investigated the hydration/dehydration kinetics and cyclability of MgSO4·7H2O.The results reveal that the dehydration process is influenced by the heating rate,with an optimal rate of 5 ℃/min,resulting in a seven-step MgSO4·7H2O dehydration process with a dehydration heat close to the theoretical value.The reaction kinetic analysis indicated that the rate of hydration was approximately 50％lower than that of dehydration.In addition,thermal cycling tests of MgSO4.7H2O under the conditions of this study(small sample size)indicated good cyclability,with hydration rates increasing with increasing cycling numbers up to approximately 10 cycles where level-off occurs.These results are consistent with scanning electron microscopy analyses,which revealed the formation of cracks and channels in the salt hydrate particles,facilitating mass transfer and improved kinetics.
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    沸石储热反应器优化设计方法研究

    王利明王梦奇罗伊默杨格桑...
    4272-4281页
    查看更多>>摘要：沸石吸附技术具有储热密度高、工作温度低,长时储热无热损失的优点,在建筑储热供热方面具有广阔的应用前景.反应器作为吸附储热系统的关键部件,其热输出性能不仅与自身结构尺寸有关,还与操作条件密切相关.然而,目前反应器设计变量(结构参数和操作条件)对其热输出性能的影响规律尚不清楚,无法指导反应器的优化设计.因此,本工作首先建立吸附储热反应器数值模型,并分析提出了热输出优化目标,针对反应器设计变量对优化目标的影响开展了敏感性分析.结果表明,入口空气温度和湿度对出口温度影响最为显著,绝对湿度是影响单位体积放热量的最大因素,热输出稳定时间受反应器尺寸长度的正向影响.在此基础上,进一步分析得出设计变量对优化目标的影响规律,确定了反应器设计过程中设计变量的优先级,从而提出了储热反应器的设计方法与流程.

    吸附储热反应器优化目标数值模拟设计方法

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    氧化钙基多级孔隙结构储热模块的制备及其储热性能

    姚亮贺楠陈奇成
    4282-4289页
    查看更多>>摘要：钙循环技术由于其储热密度高,原料成本低,对环境友好等优势,被广泛视为一种发展潜力巨大的热化学储能技术.然而,传统的成型技术在传热传质以及孔隙结构的机械稳定性方面存在不足,限制了钙循环技术的推广应用.本研究创新性地提出了一种多级孔隙成型策略,通过发泡技术和模板牺牲法的结合,以及黏合剂聚乙烯吡咯烷酮的引入,成功制备了具有多级孔道结构、良好循环稳定性和较强力学性能的CaO基储热模块.实验结果表明,该储热模块具有从60纳米到1.2毫米级的大跨度多孔结构,并实现了材料与结构的一体化设计,其形成的自支撑结构避免了引入惰性支撑体带来的储能密度降低问题.经过100次循环稳定性与抗压强度测试,储热模块保持了结构的完整性,储能密度达到1094 kJ/kg,抗压强度达到0.31 MPa.并且本工作提出的储热模块合成策略工艺流程简洁,避免了繁琐的步骤和对高成本设备的依赖,适应工业化大规模生产的需求.本研究为钙循环技术在热化学储能领域的应用提供了新的视角和解决方案,有望推动钙循环技术的进一步发展和商业化进程.

    热化学储热CaO模块化成型多级孔道结构

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    支撑体改性对钙铜复合材料热化学储能特性的影响

    王梦茹孙希瑞张浩煜陈健...
    4290-4298页
    查看更多>>摘要：钙铜循环热化学储能工艺通过简单的气固反应,提供了一种高效的氢能储存与释放途径,具备较高的工业化应用潜力.尽管该工艺展现出广阔的应用前景,钙铜复合材料的碳酸化性能在长期循环中存在显著衰减问题.为解决这一难题,本工作采用支撑体改性策略,研究了支撑体改性对钙铜复合材料热化学储能特性的影响.实验结果表明,相比溶液燃烧合成法、共沉淀法和湿法混合法,采用Pechini法制备的ZrO2改性钙铜复合材料具有最佳的碳酸化性能.该材料首次的碳酸化转化率是67.4％,经过10个循环后下降到64.4％,保留了 96％的初始性能.将CeO2、MgO或ZnO作为第二种支撑体添加到ZrO2改性的钙铜复合材料,都可以显著提升其碳酸化性能.其中,ZrO2和MgO共同改性钙铜复合材料具有最高的碳酸化性能.当ZrO2和MgO的添加量均为5％时,ZrO2/MgO共同改性钙铜复合材料10次循环的平均碳酸化转化率为74.9％,相比于ZrO2改性钙铜复合材料,提升了 15.4％.本工作合成的钙铜复合材料对钙铜循环热化学储能工艺的应用具有重要意义.

    热化学储能支撑体化学链复合材料

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    基于MgSO4的热化学储能特性数值研究

    徐书彧王燕
    4299-4309页
    查看更多>>摘要：为研究热化学材料MgSO4的储能特性,基于反应动力学,建立二维多孔介质MgSO4·7H2O/MgSO4的储热/放热模型,分析了储热、放热单元内传热传质过程中单元反应速率、温度分布和水蒸气浓度分布,并讨论了入口空气温度(Tin)和入口空气速度(Uin)对单元储热特性和热效率的影响.结果表明,对于储热过程,Tin每增加10 ℃,储热量增加约3.13％,而Uin每增加0.125 m/s,储热量增加约0.97％,Tin的增大使得单元热传递速率加快,水蒸气压力更快达到平衡压力,反应速率也随之增加;Uin的增加,加快了水蒸气的传输速率且增强了单元内的对流换热,强化了其动力学特性,提升了反应速率,导致储热量增加.对于放热过程,单元热效率的变化趋势与储热量相反.Tin每增加2.5 ℃,热效率降低约0.93％;Uin每增加0.1m/s,热效率降低约0.58％.Tin的增大,提高了反应单元平衡压力,降低了单元反应速率,减弱了放热单元的温升效应;Uin的增加,提高了水蒸气的输送速率和单元内对流换热,单元内的水蒸气压力得到了提升,最终导致反应速率和热效率的降低.因此,本工作为研究MgSO4的热化学储能特性提供了理论依据和参考.

    MgSO4·7H2O传热传质多孔介质热化学储能

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    Y2O3/ZrO2共同负载铜钙复合材料的制备及其热化学储能特性

    汤贺丹叶涵张友进沈睿...
    4310-4318页
    查看更多>>摘要：铜钙联合循环热化学储能工艺是一种新型的氢能存储途径,能够有效解决电力过剩的消纳问题.然而,铜钙复合材料的碳酸化性能随着循环次数增加而显著衰退,限制了其实际应用.为了解决这一问题,本工作采用了载体改性法来提升铜钙复合材料的性能.首先,采用Pechini法制备了负载不同载体的铜钙复合材料,并在三床管式炉反应器中评估其反应性能.实验结果表明,负载载体的铜钙复合材料在10次循环中表现出优异的氧化性能,氧化率始终保持在90％以上.与CeO2和MgO相比,添加Y2O3显著提高了铜钙复合材料的碳酸化转化率.5Y-Cu-Ca(Y2O3/CaO/CuO摩尔比为5∶47.5∶47.5)的初始碳酸化转化率为74.6％,经过10次循环后降至54.1％.为进一步提升Y2O3负载铜钙复合材料的碳酸化性能,采用双元载体负载策略,将Zr02作为第二载体与Y2O3共同负载在铜钙复合材料上.最佳性能的Y2O3/ZrO2负载铜钙复合材料(Y2O3与ZrO2摩尔比为2∶1)的初始碳酸化转化率为81.6％,在10次循环后碳酸化转化率仅降至70.5％.综上所述,本工作制备的铜钙复合材料对铜钙联合循环热化学储能工艺的实际应用具有重要意义.

    储能化学反应化学链载体

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    含各向异性TPMS骨架复合材料相变传热特性研究

    李鸿臣陈宝明朱彭真仲崇龙...
    4319-4329页
    查看更多>>摘要：相变材料作为绿色环保的储能材料,被广泛应用于储热领域,但其导热性能较差,通常添加金属骨架以提高相变材料的储热效率.为探究骨架的各向异性对多孔介质复合材料储热相变过程的影响,利用仿生效果较好的三周期极小曲面法(TPMS)建立了 Gyroid型骨架和各向异性Gyroid型骨架与相变材料构成复合材料,并将3种不同方向的各向异性Gyroid型骨架与Gyroid型骨架进行比较,基于格子Boltzmann方法,在孔隙尺度下,研究了 4种工况的固液相变过程,结果表明:在特定朝向方向的各向异性Gyroid型骨架较Gyroid型骨架强化相变材料换热能力更强,其不仅增强了骨架的导热性能,对腔体内的自然对流抑制作用也更小.各向异性Gyroid型骨架的工况2较Gyroid型骨架熔化时间缩短了 14％,腔体内升温速度更快,在Fo=0.06时,截线处高于相变终止温度的区域较Gyroid型骨架多约16％,对流体流动的抑制作用更小,在取定截线处的速度峰值较Gyroid型骨架高13.5％.本研究构造的各向异性Gyroid型骨架复合材料,在不改变孔隙率的条件下,增强了相变复合材料的储热速率,为TPMS骨架设计提供了理论依据.

    三周期最小曲面固液相变格子Boltzmann方法传热数值模拟

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    基于相变储热的先进高温热泵储能单元的热力学分析

    肖振坤陈珍杨壮戚宏勋...
    4330-4338页
    查看更多>>摘要：卡诺电池利用热力学循环将电能储存为热能,可灵活结合工业余热,实现冷、热、电的协同供应,从而提高可再生能源的渗透率.在此,本工作探讨了卡诺电池整合基于相变储热的壳管式热能存储的热力学性能,并从传热流体和储能介质之间温度变化、累积存储/释放热量及㶲量等方面研究了其广泛的热力学性能.此外,还对已建立的二维瞬态模型进行了无量纲分析,使结果更具通用性.结果表明,充电过程结束时,对应的出口温度可达0.83.设备的最大功率和平均功率分别可达1860 W和624.7 W.根据热力学第二定律,可以发现沿着流动方向,储存的㶲依次减少,这也是由于大量的㶲被储存在进口的PCM中,在放电时间t*=0.93时,储能单元释放的㶲量接近于0.

    储能相变储热数值模拟热力学分析

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    基于亚临界有机朗肯循环的热泵储电系统性能实验研究

    宋文俊贺中禄曹彬梁子薇...
    4339-4348页
    查看更多>>摘要：基于亚临界有机朗肯循环的热泵储电系统(pumped thermal electricity storage,PTES)通过热泵循环、蓄/释热过程和有机朗肯循环发电(organic rankine cycle,ORC)过程实现储电过程,该系统运行温区较低且可利用低温热源提高系统循环储电效率.为进一步研究基于亚临界有机朗肯循环的热泵储电系统充/放电动态性能,本工作搭建了该系统实验平台,进行了 80 ℃和90 ℃热源工况下的充/放电全周期实验研究和性能分析.结果表明:当低温热源温度从80℃升高到90 ℃时,系统循环储电效率从21.8％提高到46.1％,提高低温热源温度能显著提升循环储电效率;由于储/释热过程的非稳态传热特性,系统充/放电周期内运行参数随时间变化,在90 ℃热源工况下,充电过程的时间为3120 s,热泵循环平均COP为6.27,压缩机功率从1.3 kW增长到3.7 kW;放电时间为980 s,净放电功率从5.3 kW降低到1.8 kW,有机朗肯循环效率平均为8％;在80 ℃热源工况下,充电过程的时间为6480 s,热泵循环平均COP为5.44,压缩机功率从1.6kW增长到3.6 kW;放电时间为1080 s,净放电功率从4.7 kW降低到2.8 kW,有机朗肯循环效率平均为7.9％.

    热泵储电有机朗肯循环循环储电效率动态性能分析

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