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热化学储能：前途不可限量的新赛道

发布时间：

2026-03-08 00:00

热化学储能：前途不可限量的新赛道

热化学储能是一种新兴的储热技术，依靠储能介质在化学反应中的吸放热实现对热能的存储和释放。

与其它储热技术如显热储能（熔盐、砾石等）和潜热储能（水-蒸汽，PCM相变材料等）相比，热化学储能具有两大优势：（1）能量密度高，例如氯化钙等水合盐类物质的储热能量密度高达数百至上千kJ/kg。（2）热损失少，适合长时储热。

1️⃣

目前被研究最多的热化学储能类型当属吸附式储热，即利用某些介质在吸水过程中放热，又可以被加热脱水的特性实现放热和吸热。

马鸿坤等，储能科学与技术，2024年第13卷第12期

最常见的吸附式储热介质是我们在日常生活中经常用到的干燥剂：氯化钙(CaCl₂)和硅胶（SiO₂）。它们的吸水过程都属于放热过程，不同之处在于硅胶对水仅为物理吸附，而氯化钙则与水发生化学反应，生成水合物CaCl₂•6H₂O。由于上述化学反应中释放的能量远高于物理吸附，因此用氯化钙作为储热介质，其能量密度远高于硅胶。

吸水后的氯化钙，经过中温干燥空气加热，水分以蒸汽的形式排出，氯化钙获得再生。

（a）开式系统（b）闭式系统，F. Desai et al.，Energy Conversion and Management 229 (2021) 113617

除了氯化钙以外，氯化镁、硫酸镁、碳酸钾、溴化锶、硫化钠等盐类物质也有很强的化学吸水性。若将多孔硅胶、沸石、活性炭等多孔材料作为基质，采用浸渍法将上述盐类浸入多孔材料，可获得含有盐类物质的多孔复合材料。此类多孔复合材料兼具盐类物质的化学吸水性，以及多孔基材的形貌稳定性、大比表面积和物理吸附能力，是比盐类物质或者多孔材料本身更为理想的储热介质。

基于氯化钙-硅胶复合材料的圆形震动移动床热化学反应器，马鸿坤等，储能科学与技术，2024年第13卷第12期

值得注意的是，氯化钙和氯化镁等氯化物容易潮解。对于化学储热介质，潮解是一把双刃剑。一方面潮解过程中吸收水蒸气形成水溶液，可释放水蒸气的潜热，进一步提升储热介质的总放热量。另一方面介质再生过程中的总需热量也变得更大，并且氯化物盐类从溶液中重新结晶后有可能堵塞多孔材料的孔隙，导致复材介质的循环寿命变差。

2️⃣

除了上述吸附式储热介质外，其它化学储热介质包括甲醇、异丙醇、氨、金属氢化物、金属氧化物、碳酸盐等。以甲醇为例，甲醇受热分解为一氧化碳和氢气：

CH₃OH+ΔH⇌CO+2H₂

该反应为吸热反应，ΔH=90.1kJ/mol，对应着储热过程。其逆反应，即一氧化碳和氢气在反应器中被合成为甲醇，是一个放热过程，放热温度可达150℃。