压缩空气储能 (CAES) 是众多储能选项之一,它可以以势能(压缩空气)的形式储存电能,并且可以部署在中央发电厂或配送中心附近。根据需求,可以通过使用涡轮膨胀机发电机膨胀储存的空气来释放储存的能量。该技术的一个吸引人的特点是过程相对简单——压缩机由可用电力驱动来压缩空气(充电),然后将空气储存在室内直到需要能量为止。在放电过程中,压缩空气通过涡轮膨胀机以产生电能回馈给电网。CAES 使其成为一个有吸引力的选择,其属性包括广泛的储能容量(从几兆瓦到几千兆瓦)、环保过程(尤其是在燃烧时不使用化石燃料)、长寿命和耐用性、低自放电(由于压力和温度损失)以及储存能量的成本低。该技术面临的一些挑战包括前期资本成本高、扩展步骤中需要加热、往返效率 (RTE) 较低、选址和许可挑战、难以识别和准备用于储存的天然洞穴、排放深度低以及响应时间较长。
本文测试了一类相对较新的热化学化合物的储热潜力。合成了 24 种不同的复盐水合硫酸盐水合物,通式为 AI 2 B II (SO 4 ) 2 ⋅ nH 2 O,并筛选了其作为热化学热电池材料的理想特性。材料根据以下标准进行测试:能量密度 ≥ 1.3 GJ/m 3 、脱水温度 ≤ 120 ◦ C 、在 P H2O ≤ 12 mbar 时 10 次循环能力。这 24 种盐的脱水温度在 55 到 198 ◦ C 之间,能量密度在 1.1 到 2.0 GJ/m 3 之间。 (NH 4 ) 2 Zn(SO 4 ) 2 ⋅ 6H 2 O 是唯一通过所有标准的材料,因此适合进一步研究。这种材料的能量密度为 1.78 GJ/m 3 ,经过一次脱水-水化循环后,脱水温度为 84 ◦ C ,并且可以进行至少 10 次循环而不会降低性能。还有五种其他感兴趣的盐满足三项标准中的两项。 (NH 4 ) 2 Ni(SO 4 ) 2 ⋅ 6H 2 O 的能量密度为 1.8 GJ/m 3 ,可循环 10 次,但脱水温度为 132 ◦ C。 (NH 4 ) 2 Fe (SO 4 ) 2 ⋅ 6H 2 O、(NH 4 ) 2 Mg(SO 4 ) 2 ⋅ 6H 2 O、Cs 2 Mg(SO 4 ) 2 ⋅ 6H 2 O 和 Cs 2 Ni(SO 4 ) 2 ⋅ 6H 2 O 的能量密度为 1.6 至 1.76 GJ/m 3 ,脱水温度低于 120 ◦ C,但它们需要 22.7 mbar 才能实现循环性。