科创中国

行业领域

高端装备

需求背景

1. 能源消耗增长：随着全球经济的快速发展，能源消耗量持续增长。英国石油公司在《BP世界能源展望2019》与《BP世界能源展望2020》中指出，一次能源消耗量的年平均增长率为1.9%，预测中国2050年能源消费将占全球能源消费的20%以上。中国作为能源消耗大国，能源已逐渐成为制约国家经济发展的关键。
2. 清洁能源的间歇性与不连续性：与燃煤等化石能源相比，大多数清洁能源具有波动性、间歇性等特征，存在供能和用能时空不匹配问题。为了有效缓解这一问题，储能技术应运而生，其中储热技术是提高清洁能源利用率、发展清洁供暖的重要方式之一。
3. 储热技术的优势：在全球90%的能源预算中，热能转换、传递与储存占据重要地位。在以太阳能热发电和低温余热利用为代表的可再生能源利用技术中，主要转换能量为热能，并且目前储热技术的成熟度较高，成本较低，适合大规模储能应用。

需解决的主要技术难题

1. 相变材料的性能：

   • 断层与过冷：相变材料经过重复的相变转化过程后，可能会出现断层和过冷现象，导致材料性能下降。
   • 性价比与特性消失：许多材料的性价比和特性会随时间逐渐消失，同时对盛装设备产生腐蚀作用，增加了实际应用的难度。
   • 传热效率与导热率：除了金属材料外，其他相变材料的传热效率和导热率普遍较低，影响了热量吸收和放热的速度。

2. 储能装置的体积与成本：高温储能的保温材料在高温下导热系数较高，导致储能装置体积增大和成本增加。

3. 材料的强化与性能提升：如何强化材料的性能并提高性价比，是当前相变储能技术面临的一个重要挑战。

期望实现的主要技术目标

1. 高效储热性能：相变储热系统应具有高效、快速的储热能力，能够有效地将热能转化为化学能并储存起来。同时，应提高材料的传热效率和导热率，以加快热量的吸收和放热速度。
2. 高能量密度：为了提高储能效率并降低成本，相变储热系统应具有较高的能量密度，以便在有限的储热空间内储存更多的热能。
3. 环保与可持续性：相变储热系统应使用环保、可持续的能源和材料，以减少对环境的影响。同时，应关注材料的可回收性和再利用性，以实现资源的循环利用。
4. 稳定性与耐久性：相变储热系统应具有良好的稳定性和耐久性，能够长时间稳定运行并承受各种环境条件的影响。此外，还应关注材料的抗腐蚀性和抗老化性，以延长系统的使用寿命。
5. 安全性：相变储热系统在设计和运行过程中应注重安全性，确保在各种工况下都能安全运行。这包括防止材料泄漏、防止过热和过压等安全措施。

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