太陽能是存在最為普遍、資源最豐富的資源之一,但是由于其能量一年四季的變化不均勻,因此應(yīng)用起來較為困難,在這種情況下,研究適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能技術(shù)就成為了能量研究人員的工作重點(diǎn),將多余的太陽能儲(chǔ)存起來,在需要的時(shí)候再將其釋放,并且通過更好的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)滿足人們的生活,而固體吸附式技術(shù)是其中發(fā)展最為迅速、應(yīng)用最為廣泛的儲(chǔ)能技術(shù),國(guó)內(nèi)外的研究人員通過對(duì)性能、結(jié)構(gòu)等方面的研究獲得了大量的成果,其中研究最多的就是沸石分子篩儲(chǔ)能技術(shù),目前對(duì)于將沸石分子篩作為儲(chǔ)能材料研究還不夠成熟,主要集中在吸附制冷方面,但是沸石的工質(zhì)可以表現(xiàn)出很強(qiáng)的儲(chǔ)熱效果,只是研究水平還沒有達(dá)到而已,因此目前看來,沸石分子篩的吸附特性的研究一直都會(huì)是工作的重點(diǎn)方向。
一、沸石分子篩儲(chǔ)能應(yīng)用研究
1、沸石分子篩工質(zhì)特性優(yōu)化
在吸附制冷儲(chǔ)能研究中,選擇對(duì)的蓄熱吸附工質(zhì)是必不可少的,通過優(yōu)化吸附工質(zhì)可以增大單位質(zhì)量工質(zhì)的蓄熱量,提高系統(tǒng)的性能指數(shù)。目前所研究的重點(diǎn)方向就是將天然沸石分子篩作為吸附劑進(jìn)行儲(chǔ)能研究,國(guó)內(nèi)的研究員將天然沸石作為吸附劑,以太陽能作為熱源進(jìn)行吸附/脫附動(dòng)態(tài)特性研究,并且在記錄了一定的基礎(chǔ)參數(shù)之后確定了一種固化復(fù)合吸附劑,這種吸附劑主要由一種沸石作為主要成分,吸附性能強(qiáng)且吸附量足夠大,而為了獲得更大的平衡吸附量,對(duì)現(xiàn)有的吸附劑進(jìn)行特性效果優(yōu)化,研究人員將氯化鈣復(fù)合到中孔的沸石分子篩中,吸附量提高了兩倍,在吸附量滿足條件之后,研究人員利用離子交換等方法合成了一種復(fù)合沸石網(wǎng)孔材料,極大地提高了本身的儲(chǔ)能性能。
2、沸石分子篩吸附床性能研究
為了更好的讓沸石分子篩具有吸附儲(chǔ)能的效果,國(guó)內(nèi)外研究人員針對(duì)沸石分子篩吸附床的傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究,發(fā)現(xiàn)對(duì)吸附器的傳熱效果進(jìn)行強(qiáng)化之后,可以很明顯的提高吸附循環(huán)速度,提升循環(huán)效率。另一方面,為了更好的研究傳熱傳質(zhì)過程的性能,研究人員建立了沸石-水吸附式制冷系統(tǒng)吸附床,這個(gè)模型使得研究人員發(fā)現(xiàn)了肋片數(shù)量和參數(shù)等因素對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響:適當(dāng)?shù)脑龃罄咂臄?shù)量可以提高吸附床的性能,增強(qiáng)其吸附能力。另外,通過對(duì)固體吸附系統(tǒng)中的傳熱過程進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,可以得到吸附床內(nèi)吸附劑和換熱管內(nèi)流體互相耦合的溫度場(chǎng),針對(duì)新型分子篩吸附制冷單元進(jìn)行研究,并將導(dǎo)熱作為控制方程,建立數(shù)學(xué)模型,對(duì)其進(jìn)行計(jì)算機(jī)求解后發(fā)現(xiàn),傳熱動(dòng)力才是控制脫附過程的主要因素。
3、沸石分子篩實(shí)際應(yīng)用研究
對(duì)于能源方面來說,吸附現(xiàn)象的應(yīng)用尤其廣泛,而通過更多的試驗(yàn)和研究之后發(fā)現(xiàn)沸石分子篩的吸附能力強(qiáng),所制成的成品儲(chǔ)能效果好,我國(guó)現(xiàn)階段許多吸附脫附循環(huán)的研究都是圍繞沸石分子篩進(jìn)行的。很明顯,在能源利用方面吸附式儲(chǔ)熱是一門新的研究領(lǐng)域,更是發(fā)展方向廣闊、發(fā)展規(guī)模宏大的一項(xiàng)領(lǐng)域。
二、沸石分子篩儲(chǔ)能的研究發(fā)展方向
總的來說,我國(guó)在吸附制冷、Zeolite特性上的研究都比較深入,但是關(guān)于沸石分子篩吸附床的研究和實(shí)踐都集中在制冷方面,而對(duì)于儲(chǔ)能方面的應(yīng)用還有待進(jìn)一步的研究和發(fā)展,另外,即使目前為了沸石分子篩儲(chǔ)能研究了吸附/解附等過程,但是研究方向并不是十分直觀,且研究出來的理論參考條件不合理,有些結(jié)果是只考慮到了吸附床內(nèi)參數(shù)的變化,有的是只考慮了吸附量的變化,并沒有得出比較全面客觀的研究結(jié)果,也就是說,想要將沸石分子篩完全的應(yīng)用到儲(chǔ)能領(lǐng)域,還需要一套完整的理論基礎(chǔ),并針對(duì)理論結(jié)果繼續(xù)研究和改善,對(duì)沸石分子篩儲(chǔ)能性能深入研究,并逐步開發(fā)出強(qiáng)化儲(chǔ)能/釋放能的熱傳遞理論指導(dǎo),從而達(dá)到實(shí)用性的研究結(jié)果。
隨著科技的不斷發(fā)展,人們一直在致力于尋找合適的儲(chǔ)能技術(shù),以最小的低價(jià)滿足人們對(duì)生活的需求,作為固體吸附式儲(chǔ)能的優(yōu)秀代表,沸石分子篩儲(chǔ)能方式自從被發(fā)現(xiàn)之后就一直是研究人員的關(guān)注重點(diǎn),而對(duì)于其研究更是日益進(jìn)步,有關(guān)沸石分子篩儲(chǔ)能理論模型不斷完善,無論是對(duì)復(fù)合吸附劑的物理特性的研究,還是沸石傳熱傳質(zhì)能力的研究,又或者沸石分子篩儲(chǔ)能性能理論特性模型的建立,都在說明未來沸石分子篩儲(chǔ)能的應(yīng)用前景十分廣闊,相信不久的將來,沸石分子篩儲(chǔ)能技術(shù)必將成為最重要的儲(chǔ)能手段,為生產(chǎn)生活提供更有效的保障。