مبادلات گرما تیتانیومی سفارشی برای ذخیره انرژی شیمیایی ساختار لوله دوگانه

تولید کننده مبادلات گرما تیتانیومی سفارشی در ذخیره انرژی شیمیایی

ذخیره سازی انرژی شیمیایی به فرآیند ذخیره سازی انرژی به شکل ترکیبات شیمیایی و آزاد کردن آن از طریق واکنش های شیمیایی اشاره دارد. این روش ذخیره سازی دارای پتانسیل قابل توجهی است،به ویژه در بخش های انرژی های تجدید پذیر (مانند خورشیدی و بادی) و سیستم های ذخیره انرژیسیستم های ذخیره سازی انرژی شیمیایی شامل فناوری های مختلفی مانند ذخیره سازی هیدروژن، باتری های لیتیوم یون و موارد دیگر است. مبادلات گرما نقش مهمی در این سیستم ها ایفا می کنند.به خصوص در فرایندهایی که شامل انتقال گرما و تنظیم دمای هستند.

نقش مبادلات گرما در ذخیره انرژی شیمیایی

مبادله گرما یک دستگاه است که برای انتقال گرما بین دو یا چند مایع استفاده می شود. در سیستم های ذخیره انرژی شیمیایی، مبادله گرما به چندین روش عملکرد کلیدی را انجام می دهد:

1. مقررات کنترل و واکنش دمای: در برخی از سیستم های ذخیره سازی انرژی شیمیایی، واکنش های شیمیایی (مانند سنتز و تجزیه هیدروژن، شارژ/افزایش باتری لیتیوم و غیره) همراه با تغییرات دمایی هستند.مبادلات گرما به انتقال گرما تولید شده یا جذب شده در طول واکنش برای حفظ دمای واکنش مطلوب کمک می کند.به عنوان مثال، در سیستم های ذخیره هیدروژن (مانند سنتز هیدروژن یا عملیات سلول سوخت)مبادلات گرما دمای سیستم را تنظیم می کنند تا اطمینان حاصل شود که واکنش شیمیایی بیش از حد گرم یا سرد نمی شود، که بر انتشار انرژی و بهره وری تاثیر می گذارد.

2. افزایش کارایی: در بسیاری از فن آوری های ذخیره سازی، مانند سیستم های ذخیره سازی انرژی ترموشیمی (TCES) ، مبادلات گرما برای بهبود ذخیره سازی انرژی و بهره وری آزاد شدن استفاده می شود.با کنترل تفاوت دما و جریان گرما، مبادلات گرما می توانند استفاده از انرژی حرارتی را به حداکثر برسانند و از دست دادن انرژی را به حداقل برسانند.مبادلات گرما برای انتقال انرژی حرارتی از واکنش کننده ها به رسانه های ذخیره سازی استفاده می شود (e(به عنوان مثال، نمک های حرارتی، هیدرید فلز) که سپس در صورت نیاز آزاد می شود.

3. ارتقای حرکات واکنش های شیمیایی: برخی از فن آوری های ذخیره انرژی شیمیایی برای واکنش های شیمیایی کارآمد نیاز به شرایط دمایی خاص دارند. مبادلات گرما کنترل دقیق دمای را فراهم می کنند. به عنوان مثال،در باتری های لیتیوم یوناگر دمای باتری بیش از حد بالا یا پایین باشد، می تواند بر عملکرد و عمر باتری تأثیر بگذارد. مبادلات گرما کمک می کنند تا باتری در محدوده دمای مطلوب خود کار کند.

کاربردهای مبادلات گرما در فناوری های ذخیره سازی انرژی شیمیایی مشترک

1. سیستم های ذخیره هیدروژن (قدرت به گاز): ذخیره سازی هیدروژن یک فناوری است که انرژی الکتریکی را به هیدروژن تبدیل می کند، که سپس می تواند ذخیره شود و بعدا به برق تبدیل شود.مبادلات گرما دمای واکنش را کنترل می کنند تا کارایی و ایمنی فرآیندهایی مانند الکترولیز را تضمین کنند.آنها همچنین در فشرده سازی هیدروژن و مایع سازی نقش دارند، انتقال گرما از گاز برای اطمینان از ثبات در طول این فرآیندهای.

2. ذخیره انرژی ترموشیمی (TCES): در سیستم های ذخیره سازی انرژی ترموشیمی، واکنش های شیمیایی برای ذخیره و آزاد کردن انرژی استفاده می شود.مبادله گرما در کنترل دمای واکنش و تنظیم سرعت واکنش بسیار مهم استبه عنوان مثال، در واکنش های جذب هیدروژن هیدراید فلزی، مبادلات گرما می توانند گرما را جذب و ذخیره کنند، سپس گرما را در صورت نیاز برای تولید انرژی آزاد کنند.

3. باتری های سدیم-کربنی (باتری های NaS): باتری های سدیم-کربن یک نوع سیستم ذخیره سازی انرژی با دمای بالا هستند که در دمای حدود ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه سانتیگراد کار می کنند.مبادله گرما در این باتری ها ضروری است تا گرما را خارج کرده و به محیط اطراف منتقل کند، حفظ دمای مطلوب برای واکنش های شیمیایی در باتری.

4. ذخیره انرژی نمک ذوب شده: در سیستم های انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) ، نمک های ذوب شده اغلب به عنوان رسانه های ذخیره گرما استفاده می شوند.مبادلات گرما در سیستم های ذخیره نمک ذوب شده برای انتقال گرما از نمک ذوب شده به ژنراتورهای بخار ضروری است، که سپس برای حرکت توربین ها برای تولید برق استفاده می شود. مبادلات گرما انتقال گرما را به طور کارآمد تضمین می کنند و از گرم شدن بیش از حد یا توزیع نامنظم درجه حرارت در سیستم جلوگیری می کنند.

انواع مبادلات گرما

فن آوری های مختلف ذخیره انرژی شیمیایی نیازهای مختلفی برای مبادلات گرما دارند، بنابراین انواع مختلفی بسته به کاربرد استفاده می شود. انواع متداول مبادلات گرما شامل:

• مبادله گرما شیل و لوله: شامل یک پوسته و یک سری لوله هایی است که مایعات از طریق آن جریان دارند. این نوع به طور گسترده ای در سیستم های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ استفاده می شود.
• مبادله گرما صفحه ای: از چندین صفحه فلزی انباشته شده تشکیل شده است، این نوع جمع و جور تر است و به طور معمول برای سیستم هایی که نیاز به انتقال سریع گرما یا دمای پایین تر مایعات دارند استفاده می شود.مانند دستگاه های ذخیره انرژی شیمیایی در مقیاس کوچک.
• مبادله گرما با لوله بال: ویژگی های باله های متصل به لوله ها برای افزایش سطح انتقال گرما. این نوع در سیستم هایی که نیاز به انتشار گرما بالا دارند استفاده می شود.
• مبادله گرما خنک کننده هوا: از هوا برای خنک کردن مایعات در سیستم استفاده می کند، اغلب در سیستم هایی که مایعات یا سایر رسانه های خنک کننده کمتر مطلوب یا گران تر هستند استفاده می شود.

نتیجه گیری

مبادلات گرما نقش مهمی در سیستم های ذخیره انرژی شیمیایی با تنظیم دمای واکنش، بهبود بهره وری تبدیل انرژی و اطمینان از ثبات فرآیند ذخیره سازی دارند.در حالی که فناوری های جدید ذخیره سازی انرژی همچنان در حال توسعه هستند، طراحی و کاربرد مبادلات گرما نیز برای پاسخگویی به نیازهای مدیریت حرارتی سیستم های مختلف ذخیره سازی تکامل می یابد.