图4 释热过程中温度、转化与浓度随时间的变化
三、水合盐热化学储热技术应用
1.基于吸附式储热的太阳能建筑围护结构采暖技术
提出了一种结合太阳能光催化和热化学储热系统的被动式建筑围护结构,将复合吸附剂制成块状作为多孔蓄热墙体进行热能的储存与供应。与传统的Trombe墙相比,这种基于吸附式储热的湿度辅助型蓄热墙由于其高能量密度而节省了空间。基于先前的研究基础,对该被动式蓄热墙进行了数值研究。太
阳能光催化和吸附式热化学储热技术的结合,可以在有辐照条件下同时实现空气净化和加热。夜间可在湿度作用下将储存的热能提取以实现持续供热。
与其他基于显热或潜热储存的被动式太阳能建筑相比,这种建筑围护结构具有更高的太阳能集热效率和储能密度。此外,释热性能如热功率和持续时间等可通过调节空气湿度来控制。围护系统总效率为81.2%,空气平均出口温度大部分时间在30℃以上,适用于空间供暖。还可以根据当地环境和条件,通过优化系统的几何尺寸来调整系统性能。研制的复合吸附剂结合提出的太阳能建筑围护结构是同步实现空气净化和空间加热的有效解决方案。
图5 太阳能建筑围护结构物理模型
图7 蓄放热期间环境温度、墙体温度、夹层出口温度与流速的演变
2. 吸附式动力电池热管理策略
研究了一种吸附式电池热管理策略。类比于传统基于相变材料(PCM)的热管理技术,设定将制备的高效复合吸附剂制作成包覆层包裹锂离子电池(LIB),当电池在高倍率放电模式下工作时,多孔吸附剂包层吸收电池内部产生的热量发生脱附反应,由于反应焓相比一般PCM材料的潜热大很多,因此冷却效果更好,相同储热容量条件下所需材料体积和重量小,这对体积和重量有严格要求的动力电池热管理系统(BTMS)具有重要意义。
另外,在寒冷时节,吸附剂包层可通过吸附外界环境中的水分发生水合反应以实现电池的自预热。由于脱附反应速率受到温度的影响,因此在不同倍率工作模式下,吸附剂包覆层可根据电池温度的变化表现出自适应的散热能力,其冷却功率高出基于PCM的热管理系统数倍。
更重要的是,该吸附式BTMS可通过将蒸汽解吸到空气中和从空气中吸附蒸汽以自动在冷却和预热模式之间切换,而无需额外的能量输入。在5℃-55% RH环境下,2分钟内即可将电池预热升温11℃左右。研究结果有助于预测吸附式BTMS的温度演化和能量转换行为,并为这种新型BTMS的设计提供指导。