中文摘要：

本项目针对目前太阳能热贮存密度低及效率低的问题，提出了一种以实现太阳能高效热贮存和能量品位提升为目标的新型热化学吸附变温贮能热力循环，与传统显热式和相变潜热式太阳能贮能相比，太阳能热化学吸附贮能密度高，约为相变潜热贮能的2-5倍，且具有能量长期贮存几乎无热损失的高效优点。热化学吸附贮能系统利用吸附工质对的可逆化学反应实现太阳能向吸附势能的转化贮存,可同时实现太阳能的热量贮存和制冷冷量贮存；本项目拟通过构建基于变压解吸的新型热化学吸附变温贮能热力循环以实现太阳能的高效热贮存和能量品位提升，且提升幅度可通过辅助反应盐进行调节和控制，其研究内容涵盖太阳能高效集热、不同温区吸附贮能工质对梯级优化匹配、复合吸附贮能材料传热传质强化、热化学反应动力学、变压解吸热力循环、太阳能热化学吸附贮热/贮冷复合循环及优化。本项目基于固-气反应的热化学吸附变温贮能研究可为实现太阳能高效热贮存提供新的思路。

结论摘要：

在国家自然科学基金的大力资助下，课题组研究人员针对目前太阳能热储存密度低及效率低的问题，构建并实施了一种以实现太阳能高效热储存和能量品位提升为目标的新型热化学吸附变温储能热力循环，利用热化学吸附储能工质对的可逆化学反应实现太阳能热能向热化学吸附势能的转化储存，其研究内容涵盖太阳能高效集热、不同温区吸附储能工质对梯级优化匹配、复合吸附储能材料传热传质强化、热化学反应动力学、变压解吸热力循环、太阳能热化学吸附贮热/贮冷复合循环及优化。研究发现(1) 太阳能热化学吸附储能热力循环可实现太阳能热量和制冷冷量的复合储存，与传统显热和相变潜热式储能相比，热化学吸附储能密度高，约为相变储能的2-5倍，其储能密度高达800 kJ？kg-1以上，在此基础上完成了不同温区吸附储能工质对的温度梯级优化匹配研究；(2) 利用膨胀石墨的高导热特性和丰富的微孔结构成功研制了膨胀石墨为多孔基质的固化复合吸附储能材料，有效解决了反应盐的膨胀结块和吸附性能衰减问题，实现了化学吸附储能反应盐的活性维持经过多次吸附、解吸过程的化学反应后，吸附储能反应盐的实际吸附量仍然高达理论最大吸附量的95 %以上；(3) 揭示了固化复合吸附储能材料有效导热系数伴随质变和形变条件下的传热规律及其传热传质对吸附动力学的影响，复合吸附储能材料在化学反应过程中由于其内部吸附质含量的变化（质变）和吸附材料结构的变化（形变）导致其局部有效导热系数在储能阶段和释能阶段的变化规律不同加热解吸储能阶段有效导热系数随分解反应的进行不断降低，冷却吸附释能阶段有效导热系数随合成反应的进行不断增加；(4) 构建了太阳能热化学吸附变温储能实验台，通过实施基于变压解吸技术的热化学吸附变温储能热力循环实现了太阳能的高效热储存和能量品位提升，且提升幅度可通过辅助反应盐进行调节和控制，揭示了热化学吸附储能热力循环的变工况循环特性及变压解吸特性，在此基础上完成了太阳能热化学吸附储热/储冷复合热力循环的优化。本项目基于固-气反应的太阳能热化学吸附变温储能研究取得了很好的研究成果，目前已在国际期刊上发表/录用高质量SCI检索论文5篇，包括AIChE J, Chem Eng Sci, Int J Heat Mass Tran, Int J Refrig等国际权威期刊，发表EI检索所论文1篇，国际会议论文1篇，并申请国家发明专利4项，其中3项已获授权。