浅析储热技术

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根据热能储存和释放方式，可将储热技术分为化学储热与物理储热，其中物理储热又可分为显热储热、相变储热。各种储能方式的特点如下图所示。

化学储热

化学储热是将化学反应热储存在化学物质中，通过吸热反应储存能量，其逆反应放出能量，化学储热的储热密度约为显热储热的10倍。化学储热具有高储热密度优点，可以缩小单位热化学储热单元的体积，从而提高系统的总储热能力。但是，化学储热存在反应过程复杂、设备性能要求高、性价比低等缺点，在实际应用过程中容易出现设备严密性差、材料腐蚀的问题，目前该项技术仍处于早期研究阶段。

显热储热

显热储热是通过物质自身温度改变，依靠储热材料的热物理性能来进行热量的存储和释放。显热储热应用通常只需控制温度，操作与管理简单、技术成熟，具有热容大和成本低的特点，是目前应用较为广泛的储热方式。其中水是100℃以内性价比最高的液态显热储热材料，但这类材料储热密度较低，温度变化大，系统占用空间大，难以在紧凑空间内使用，存在一定的应用局限性。

相变储热

相变储热通过材料在发生相变过程时吸收或放出潜热。相变储热材料可分为有机类、熔融盐类、合金类及复合类等。相变材料主要在固、液、气三相状态中变化，其中固—液相变材料的储能密度较大，相变过程中体积和温度变化小，是目前的主要研究对象。相变材料在太阳能热利用、废热余热回收、建筑节能等领域具有良好的应用前景。

相变储热通常是指固—液相变。相变储热的储热密度是显热储热的5～10倍，可大幅减小设备体积，缩小系统占地面积；相变材料在相变过程中温度和体积变化较小，操作控制简单，并提高了储热控制的安全性；同时，相变储热的成本低于显热储热、化学储热和大多数的储电技术。因此，相变储热是各方面性能比较均衡的储热技术，广泛应用于能源、电子电气设备、服装纺织和防火阻燃、航天航空的动力支持与热防护等领域，应用前景广阔。

相变材料是相变储热技术的核心，是相变储热系统中最关键的组成部分之一。

根据相变温度，相变材料可分为低温相变材料（＜100℃）、中温相变材料（100～300℃）和高温相变材料（＞300℃）。低温相变材料主要是由有机相变材料组成，如石蜡、脂肪酸及其衍生物类、多元醇、聚乙烯类等。目前，低温相变材料在建筑物温度调控领域较为广泛的应用。中高温相变材料主要由无机相变材料组成，大致分为无机盐类和合金类，其中无机盐相变材料具有更大的储热温区和更便宜的价格，因而在中高温储热领域具有更大的优势。

有机相变储热材料

有机相变材料大多为中低温储热材料，有机类储热材料具有单位质量储热密度高、循环稳定性好、固态成型好、化学性质稳定、过冷度小、腐蚀性低、热稳定性较好、不存在相分离与过冷、成本较低等优点；但是其单位体积储热密度低、相变点较低、导热系数小、密度较小且部分材料存在一定的毒性，不适于高温场合使用。

无机相变储热材料

无机相变材料具有体积储热密度大、导热系数较高、价格低等优点，目前常见的无机类相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等。

综上所述：

热化学储热是三者中储能密度最大的，但存在安全性、转化效率、经济性等问题，难以实现规模化、商业化。

显热储热材料是目前应用最广、性价比较高的储热材料，但其储热密度低、储/放热过程中温度变化大。

相变储热材料是当下研究的重点和热点，虽然不同类型的储热材料性能各不相同，但可通过复合技术解决，目前制备复合相变储热材料有封装、浸渍吸附、包裹、混合烧结等方法，并且部分复合储热材料已走向了商业化进程。

由于不断增加的运行成本和热电转换效率的问题，热－热循环仍会是未来的研究重点，储热技术对于工业过程和电网的长期需求都是可行的。