化学蓄热是常见的一种蓄热方式。其原理可以简述为:物质在发生可逆化学反应时,会与外界发生能量的交换,利用该过程从而达到储放热的目的。其蓄热模式可以简化为AB+Energy<=>A+B。当物质 AB 的分子键断开,能量释放储存于系统中,当可逆反应发生时,AB 分子键重新组合,系统中的能量重新储存于 AB 中。因此化学蓄热密度大小取决于材料的质量、反应的吸热焓以及可逆反应的进行程度[6]。 通过查询文献发现,有三类可逆的热化学反应受到学者的大量研究,第一类是氨的可逆分解合成反应[13]:2NH3+Energy<=>3H2+N2;第二类是金属氧化物的可逆反应:MO2n+1+Energy<=>MO+nO2;第三类是金属氢化物的可逆反应:MH2m+Energy<=>M+mH2。化学蓄热的特点是蓄热密度非常大[16],大约为 10000 MJ/m3,因此体积很小的蓄热系统就可以实现很大的蓄热体量。除此之外,化学蓄热的优点还包括很长的蓄热持续时间,反应产物无污染,实现季节性蓄热等。当然化学蓄热的缺点也很明显[17],如需要催化剂控制反应的速率,而且很多情况下反应速率难以控制到理想状态;化学反应温度和压力通常都比较高, 这就对容器的安全性提出严格的要求, 从而会无形中提高设备成本。 吸附式蓄热也是一种蓄热方式,被认为包含在化学蓄热中。吸附式蓄热的原理如下: 吸附物质在吸附和解析过程中会与外界发生不同的能量交换。物质在解析过程中会吸收大量的热,而在吸附
的过程中会放出大量的热, 利用该过程可以达到储放热的目的[18]。虽然化学蓄热(含吸附蓄热)蓄热密度大且可以实现季节性蓄热,但是反应过程难以控制,大部分还处于实验理论研究阶段,距离实际的大规模运用还有一段距离 。