新技术在灵活性和效率上超越了传统的热能存储方案

（文章来源：科技报告与资讯）

许多发电过程都会产生热量，这是一种强大的能源资源，从工厂到车辆再到发电厂，到处都是未被开发的能量。美国能源部（DOE）阿贡国家实验室目前正在开发一种创新的系统，该系统可以快速存储热量并在需要时释放热量以供使用，在灵活性和效率上都超过了常规存储方案。

阿贡（Argonne）的热能存储系统（TESS）最初是为了收集和存储集中式太阳能发电设施的余热而开发的。它还适用于各种商业应用，包括海水淡化厂，热电联产（CHP）系统和重型卡车等。

通过从相同量的燃料中提取更多的能量，能够回收利用废热以提高效率并降低成本。对于以聚光太阳能为动力的电力或海水淡化厂，TESS可以在白天收集热量并在晚上释放热量，以保持电厂运行。Argonne开发该系统的工作由DOE的太阳能技术办公室资助。

负责TESS开发工作的Argonne公司高级材料科学家Dileep Singh说：“每当进行燃烧过程时，您就在浪费约60％的能量作为热量。可以将其理解为热电池，只是充放的是热能，而不是电能。”Argonne的TESS是一种潜热存储形式，其中的能量包含在相变材料（例如熔盐）中。尽管此类材料具有良好的保温性能，但它们通常是不良导体，因此它们吸收和释放能量的时间过长。

为了克服这一限制，Argonne的研究人员设计了一种将相变材料嵌入多孔，高导热泡沫中的方法。然后，它们用模块内部的惰性气体密封泡沫，防止湿气或氧气进入内部并降解组件。然后，可以将单元内部存储的热量转移到水中，例如，热量变成使涡轮移动的蒸汽。通过选择不同的相变材料，也可以将TESS调整到特定的应用。

辛格说：“我们技术的最大优势之一就是它是模块化的，因此不需要庞大的存储结构。可以将这些模块制造为某种可管理的尺寸，例如55加仑的桶或更小，然后以所需的数量来安装使用它们。”

研究人员已经证明TESS可在700°C（1,292°F）以上的温度下运行。与依赖于升高和降低材料温度的常用显热存储系统相比，其高能量密度使其更小，更灵活。该技术获得了2019年R＆D 100奖，研究人员现在正在努力将其集成到Capstone Turbine CorporaTIon的CHP系统中以提高热回收率。

在行业合作伙伴的帮助下，Singh及其同事继续完善TESS技术，并且他们开发了内部测试设施，以反复充放热来测试性能。除了增强热电联产系统并扩展海水淡化和发电厂的可调度性外，TESS还可将废热转化为重型卡车的机械能或电动汽车的内部供暖。就像TESS可以充当热量的电池一样，TESS可以对寒冷起到同样的作用，可能为商业建筑提供制冷选择。
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