热化学储热具有储能密度大、循环性能好、储存时间长且热损失小等优点,在提高能源利用率、减少碳排放方面具有广阔的前景.在大规模系统流程应用前,通过实验检测、动力学计算、数值模拟仿真等手段对储热材料进行适用性判断具有重要意义.本文以硅胶为例,使用核磁共振仪检测其储热前后内部水结合形式及其含量的变化,进而计算确定了硅胶储热过程中的热化学反应方程式.根据热重分析仪(TGA)实验数据,对硅胶热分解反应进行了非等温动力学计算,得到其反应活化能为66.75 kJ/mol,且随着反应进程的推进,硅胶脱水反应整体呈活化能减小态势,其最概然机理函数为三维扩散模型,水蒸气在气固反应界面的三维扩散速率是影响总反应速率的关键.由差示扫描量热仪(DSC)实验得出,硅胶在100℃左右吸热速率达到顶峰,约为0.87 kW/kg,储热密度为1030.89 kJ/kg.使用计算所得动力学参数在Fluent软件中对反应器内储热过程进行了模拟,采用Pearson相关系数作为实验与数值模拟结果的相关性评价指标,结果表明数值模拟预测值与实验值具有良好的一致性.

热化学储热;非等温动力学;核磁共振检测;储热密度

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[1]杨娜;王成成;杨慧;胡志昊;童莉葛;李仲博;王立;丁玉龙;李娜-.基于热化学反应的硅胶非等温动力学计算及储热性能分析)[J].储能科学与技术,2022(05):1331-1338

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