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美国阿贡国家实验室开发了一种廉价、高效的热能存储系统

2016-10-25 339浏览 标签: 美国阿贡国家实验室热能储存系统

研究内容

 2016年9月12日讯,来自美国能源部阿贡国家实验室的研究团队开发了一种廉价的热能存储系统,与现行储热系统相比要小得多,但是效率却提升20倍。

该项目获得了美能源部太阳计划(SunShot Initiative)的支持,阿贡实验室的研究团队建立了中试规模的高效热能存储系统(LHTES)原型进行测试。阿贡的储热系统依赖于“相变”材料,存储热量时“熔化”,释放热量时“冻结”,与电池充放电循环类似。

廉价的氯化钠盐类可用来作为“相变”材料使用,但是因其较差的导热性,在目前的储热系统中使用受到限制。然而,阿贡实验室的热能存储系统通过将盐类与高传导性石墨泡沫集成后显著提高了材料的导热性。同时,降低了材料的用量与成本,却使得热量的转换更加高效,可提供8-12小时的能量存储,典型的集中式太阳能发电厂夜间储能模式。

“相变”材料具有低传导性却迎合了热能存储的需求,而石墨泡沫具有高传导性,将二者结合可有效提高材料的性能。多孔石墨泡沫的孔道“困”住了盐类,促进了材料的快速“熔化”和“冻结”。建立并测试了原始模型后,该研究团队按比例扩大了50倍。尽管与全尺寸发电系统相比仍然很小,中试规模的模块系统仍将在今年秋天进行测试,并扩展到实际应用中,比如为微型电网提供不间断供电,或者从其他能量源存储废热。中试系统还会进一步完善3D热建模,并用于全尺寸系统的性能评估和规划设计。

该研究团队正在着手开发全尺寸电厂系统并作为模块系统,而今年建立的中试系统实际上可作为全尺寸系统中的一个模块使用,全尺寸系统将由许多模块堆叠或组织而成。因此,对中试系统的性能表征直接反映了电厂系统的性能。

全尺寸设计将满足当前发电厂的需求,通过使用氯化镁作为存储介质在450℃-600℃范围内带动蒸汽涡轮发电机运行。当在700℃下使用更加先进的超临界二氧化碳涡轮机时,则可以使用相同的设计与氯化钠材料。

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