热化学储热技术商业化应用尚不成熟

摘要：热化学储热技术是储热领域中被广泛研究的技术，储能密度高、储热周期长是其特有的优势，但技术成熟度尚低，本文从技术的本质、分类、技术对比和企业端简要分析热化学储热技术。

近些年，化石能源的日趋减少和大量能源的低效利用造成了严重的环境问题，越来越引起我们对储能领域的关注。储能领域中储热技术兴起的原因，主要是该技术具有解决因时间、空间或强度不同造成的热能供需错位的潜力，目前已成为我国研究的热点。相比显热储热技术和相变储热技术，热化学储热技术具有无可比拟的储能密度和工作温度范围，因此受到众多学者的青睐。

热化学储热技术的本质及分类

热化学储热技术，是指利用化学变化过程中热量的储存和释放达到热能储存目的的一种技术。

热化学储热技术按化学变化的分类主要分为浓度差热储存方式、化学吸附热储存方式以及化学反应热储存方式三类。浓度差热储存方式的本质为当酸碱盐类水溶液的浓度变化时（热力学范围内的化学势不同）会产生热量，对这部分热量进行储存和利用的储热方式，研究较多的如利用硫酸浓度差热的太阳能集热系统、利用碱溶液或者盐溶液的吸收式系统；化学吸附热储存方式的本质为储存和释放吸附剂与吸附质在吸附和解吸附的过程中产生的热量（吸附过程中主要通过范德华力、静电力、氢键等强大的聚合力聚合到一起），主要包括水合盐体系（以水为吸附质）和氨络合物体系（以氨为吸附质）；化学反应热储存方式的本质为储存和释放化学反应工程中分子键的破坏和重组产生的热量，主要包括甲烷重整、氨分解/合成、异丙醇分解/合成、金属氢化物（主要为MgH2）、碳酸盐分解/合成、金属氧化物分解/合成和氢氧化物分解/合成（主要为Ca(OH)2和Mg(OH)2）等化学储热体系。

储热体系的优劣主要取决于化学变化的过程，优质的储热体系需具备的条件如下：反应焓值高、储热密度大、工艺条件温和、反应速率快、储放效率高、反应参与物性质稳定和价廉易得、规模化生产设备要求低。

常见储热技术之间的对比

常见的储热技术主要分为显热储热技术、相变储热技术和热化学储热技术。

在储热规模、周期和成本方面，显热储热技术的储能规模约0.001～10MW，储能周期约数小时～数天，成本约0.8～79元/（KW·h）；相变储能技术的储能规模约0.001～1MW，储能周期约数小时～数周，成本约79～390元/（KW·h）；热化学储能技术的储能规模约0.01～1MW，储能周期约数天～数月，成本约63～780元/（KW·h）。显热储热技术具有明显的成本优势，热化学储能技术的储能周期较突出。

在储能密度方面，热化学储热技术要远远超过显热储热技术,相变储热技术常位于两者之间（特定的温度使用范围内）。但值得我们注意的是，显热储热技术和相变储热技术的储能密度已得到大量的商业化验证，而热化学储热技术多停留在理论测算或者实验室阶段，还需要经过商业化进一步验证。

在技术本身方面，显热储热技术系统集成相对简单，技术成熟度高，储热介质常为水，对环境友好，已得到大规模应用，但系统体积较大，热损失严重；相变储热技术热能的储存与释放易控制，热损失较小，技术成熟度处于实验室研发到商业化应用的过渡期，需进一步强化相变材料的热稳定性；热化学储热技术集成系统的体积较小，热损失也很小，技术成熟度尚处于实验室验证阶段，但储放热过程较难控制，可逆反应体系中传热传质性能仍需提高。

国内储热领域的相关企业

据中国储能网消息，我国提供储热供暖技术的企业主要有江苏金合能源科技有限公司、江苏启能新能源材料有限公司、辽宁卓仑科技有限公司、北京今日能源科技有限公司、贺迈新能源科技（上海）有限公司、北京华厚能源科技有限公司、中益能储热技术集团有限公司，他们主要采用相变储热技术，储热业务占到公司主营业务的75%以上。目前并未有专门从事热化学储热技术的企业，也从侧面反应出热化学储热技术目前尚不成熟，到商业化的阶段还需取得突破。

结语

热化学储热技术储能密度高，有利于热能的长期储存，可供选择的化学变化过程也较多，但热化学储热技术成熟度尚处于实验室阶段，从理论研究到工程实际应用仍需要继续努力，随着难题的逐渐解决，其应用前景是非常广泛的。