Thermochemisches Energiespeichersystem

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Das Energieproblem ist eines der Probleme, mit denen die Welt heute konfrontiert ist. Es äußert sich vor allem in einem unausgewogenen Energieangebot, einer unzureichenden Versorgung und nicht nachhaltigen Verbrauchsmustern. Traditionelle fossile Brennstoffe haben eine große Rolle bei der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft gespielt, aber ihre Nutzung hat auch ernsthafte Probleme für die Umwelt mit sich gebracht, wie z. B. den Treibhauseffekt, sauren Regen usw. Um die Nutzung nachhaltiger Energie schrittweise zu verwirklichen und die Umweltverschmutzung zu verringern, werden daher neue Energiespeichertechnologien untersucht. In diesem Artikel wird das thermochemische Energiespeichersystem näher betrachtet, um die Merkmale und Vorteile des thermochemischen Energiespeichersystems zu verstehen.

1. Überblick über das thermochemische Energiespeichersystem

Die thermochemische Energiespeicherung bezieht sich auf den Prozess der Umwandlung von chemischer Energie in thermische Energie und deren Rückumwandlung in chemische Energie, wenn thermische Energie benötigt wird. Die Technologie besteht hauptsächlich aus drei Komponenten: thermochemischer Speicher, thermochemischer Generator und thermochemische Kühlquelle. Thermochemische Speichermaterialien wandeln chemische Energie durch endotherme Reaktionen in Wärmeenergie um und speichern diese, thermochemische Generatoren nutzen Wärmeenergie zur Stromerzeugung, und thermochemische Kältequellen setzen Wärmeenergie frei, um Klima- und Kühlfunktionen zu erfüllen.

2. Die thermochemische Energiespeicherung hat vor allem die folgenden Vorteile:

(1) Hohe Energiedichte. Im Vergleich zu anderen Energiespeichertechnologien hat die thermochemische Energiespeicherung eine höhere Energiedichte und kann mehr Energie im gleichen Volumen speichern.

(2) Gute Kontrollierbarkeit. In einem thermochemischen Energiespeichersystem kann die thermische Energieumwandlung von thermochemischen Speichermaterialien durch äußere Bedingungen (wie Temperatur, Druck usw.) gesteuert werden, so dass Energie gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben werden kann.

(3) Umweltfreundlich. Thermochemische Speichermaterialien bestehen zumeist aus organischen Stoffen, die die Umwelt weniger belasten, während thermochemische Generatoren Wärmeenergie zur Stromerzeugung nutzen und keine Abgase und Abwässer ausstoßen, so dass sie die Umwelt weniger belasten.

3. Thermochemische Speicherung

Der thermochemische Speicher ist der wichtigste Teil des thermochemischen Energiespeichersystems. Seine Hauptfunktion besteht darin, chemische Energie in Wärmeenergie umzuwandeln und diese zu speichern. Bei der Auswahl der thermochemischen Speichermaterialien sollten Faktoren wie Energiedichte, Reaktionsgeschwindigkeit und Reaktionswärmewert berücksichtigt werden. Gegenwärtig werden die folgenden thermochemischen Speichermaterialien verwendet:

(1) Resorcin. Resorcin ist ein reversibler endothermer Reaktionsspeicher, dessen chemische Reaktionen mit Temperaturänderungen verbunden sind. Es hat eine starke Wärmeaufnahme- und Wärmeabgabefähigkeit und erreicht eine hohe Effizienz bei der Energiespeicherung und der Umwandlung thermischer Energie.

(2) Calciumchloridhydrat. Kalziumchloridhydrat kann eine große Menge an Wärmeenergie in Form einer endothermen Reaktion bei einer niedrigen Temperatur unter -10 °C speichern. Seine Reaktionsgeschwindigkeit ist schnell, aber seine Energiespeicherdichte ist gering.

(3) Aminosäuresalze. Aminosäuresalze sind eine neue Art von Energiespeichermaterial. Bei der Reaktion wird eine große Menge an Wärme freigesetzt, und es hat eine hohe Wärmeaufnahmekapazität. Das Produkt nach der Reaktion ist leicht zu recyceln und wiederzuverwenden.

4. Thermochemische Generatoren

Ein thermochemischer Generator ist ein Gerät, das gespeicherte thermische Energie in elektrische Energie in einem thermochemischen Energiespeichersystem umwandelt. Sein Funktionsprinzip besteht darin, thermische Energie in elektrische Energie umzuwandeln und Brennstoffzellen, thermoelektrische Geräte usw. zu verwenden, um chemische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

Eine Brennstoffzelle ist ein elektrochemisches Gerät, das Wasserstoff und ein gasförmiges Oxidationsmittel wie Luft in Form einer chemischen Reaktion in elektrische und thermische Energie umwandelt. Ihr größter Vorteil besteht darin, dass sie schadstofffreien Strom erzeugen und den Brennstoff direkt nutzen kann, ohne ihn vorher in Strom umzuwandeln. Zu den ausgereifteren Brennstoffzellen gehören derzeit Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen und Festoxid-Brennstoffzellen.

Ein thermoelektrisches Gerät ist ein elektronisches Gerät, das thermische Energie in elektrische Energie umwandelt. Ihr Funktionsprinzip besteht darin, den thermoelektrischen Effekt zu nutzen, der durch das Material unter dem Temperaturgradienten erzeugt wird, um thermische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Das thermochemische Energiespeichersystem wandelt die gespeicherte thermische Energie durch einen thermochemischen Generator in elektrische Energie um, was eine flexible Energiespeicherung und -nutzung ermöglicht und eine vielversprechende Energiespeichertechnologie darstellt.

5. Thermochemische Kältequelle

Die thermochemische Kältequelle im thermochemischen Energiespeichersystem bezieht sich hauptsächlich auf die Geräte, die die gespeicherte Wärmeenergie nutzen, um die Funktionen der Klimatisierung und Kühlung zu realisieren. Im Vergleich zur traditionellen Klimakältetechnik hat die thermochemische Kältequelle die Vorteile der Umweltfreundlichkeit, des geringen Geräuschpegels und der langen Lebensdauer, so dass sie in modernen Gebäuden, der städtischen Kälte- und Wärmeversorgung und anderen Bereichen immer häufiger eingesetzt wird.

Zu den thermochemischen Klima- und Kältetechniken gehören hauptsächlich die folgenden Arten:

(1) Adsorptionsklimakühltechnik. Diese Technologie nutzt den Adsorptionseffekt des Adsorptionsmittels, um die Feuchtigkeit in der Luft bei niedriger Temperatur zu absorbieren und dann die Feuchtigkeit bei hoher Temperatur abzugeben, um einen Kühleffekt zu erzeugen. Sie hat die Vorteile eines stabilen Betriebs, keiner Geräuschentwicklung und eines geringen Energieverbrauchs.

(2) Kühlkabinen-Technologie. Diese Technologie nutzt thermochemische Speicher für die Kühlung, die Wärmeenergie außerhalb des Sommers speichern und dann für die Kühlung nutzen können, was die Umweltbelastung reduziert und die Kühlkosten erheblich senkt.

Zusammenfassend

Angesichts des weltweit steigenden Energiebedarfs und der Instabilität der Energieversorgung hat die thermochemische Energiespeicherung als vielversprechende Energiespeichertechnologie ein hohes Anwendungspotenzial. Das thermochemische Energiespeichersystem hat die Vorteile einer hohen Energiedichte, einer guten Steuerbarkeit und der Umweltfreundlichkeit und bewegt sich allmählich auf eine kommerzielle Anwendung zu. Allerdings gibt es noch einige Probleme bei der thermochemischen Energiespeicherung. So müssen z. B. die Speichereffizienz, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Kosten durch kontinuierliche technologische Innovation gelöst werden. Es wird erwartet, dass die thermochemische Energiespeicherung mit der Entwicklung der Technologie in der Zukunft eine größere Verbreitung finden wird.

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