[发明专利]一种基于化学链热泵储电并回收余热的方法及其装置

说明书

本发明提供一种基于化学链热泵储电并回收余热的方法及其装置；在充电过程，常温空气进入空气换热器预热，后经空气压缩机压缩升温，再经蓄热床层，高温空气使蓄热床层内高价态金属载氧体吸热分解，热量被储存于低价态金属氧化物中，空气然后经过空气换热器预热进口空气，最后进入膨胀机膨胀对外做功，低温排气通过管路切换阀进入有机朗肯循环系统，有机朗肯循环以常温空气为热源，以低温排气为冷源，实现热功转换，回收部分功。另一种模式则为放电模式。本发明提出的化学链热泵储电并回收余热的方法及其装置是一种新型的储能方式，在充电和放电的同时，将排气的余热通过有机朗肯循环系统回收做功，提高储能效率。

技术领域

本发明涉及热泵储电装置技术领域，特别是涉及一种基于化学链热泵储电并回收余热的方法及其装置。

背景技术

随着全球经济的快速增长，能源问题逐渐成为制约全球经济发展的瓶颈。由于煤、石油、天然气等传统化石能源具有不可再生性，终究会走向枯竭，所以可再生能源如太阳能、风能、潮汐能受到人们的广泛关注。然而存在时间分布不均问题，可再生能源在利用时一般都需要采取储能技术。

化学链热泵储能基于热化学反应，通过金属氧化物载氧体吸热分解实现能量的储存。在储能充电过程中，高价态金属氧化物吸收高温空气热量分解为低价态金属氧化物和氧气，将高温空气中的热量储存在低价态金属氧化物的化学能中。当需要放电时，空气和低价态金属氧化物反应，将储存的化学能转化为热能释放出来。化学链热泵储能系统除了具有储能密度高，可逆反应易控制且无副反应以外，还具有其他储能技术不具备的独特优点，如蓄热装置内金属氧化物能够长期稳定储存，不受场地限制，充放电过程中排出的余热气体利用有机朗肯循环装置提高了总体充放电效率。

发明内容

本发明提供一种基于化学链热泵储电并回收余热的方法和装置。本发明提出了一种储能新方法，具有储能密度高，储能效率高，且不受地理条件限制的优点，同时能够有效处理排出的余热气体，具有提高总体充放电效率的优点。

本发明的技术方案，一种基于化学链热泵储电并回收余热的装置，包括化学链热泵储电系统和有机朗肯循环系统，化学链热泵储电系统包括空气换热器、空气压缩机、蓄热床层和膨胀机，上述设备通过管线依次串联设置；空气压缩机和膨胀机同轴连接；

有机朗肯循环系统包括有机压缩机、蒸发器、有机透平、凝汽器；上述设备沿着有机工质的流向由管线依次串联上述装置形成闭环；化学链热泵储电系统和有机朗肯循环系统之间相连并配置有管路切换阀；管路切换阀分别编号1、2、7、8、9、10。

优选的，化学链热泵储电系统中的工作介质为空气。

优选的，有机朗肯循环系统中的有机工质为R245fa或R600。

优选的，蓄热床层中的金属氧化物载氧体为Cr₅O₁₂、MnO₂、Co₃O₄、BaO₂金属氧化物或Sr_0.5Ba_0.5FeO_3-δ、SrCo_1-xFe_xO_3-δ、La_xSr_1-xCo_yMn_1-yO_3-δ、CaAl_xMn_1-xO_3-δ钙钛矿氧化物。

优选的，充电模式中，在凝汽器中，与有机工质交换热量的为回收的低温富氧空气；蒸发器中，与有机工质交换热量的为常温空气；

放电模式中，在凝汽器中，与有机工质交换热量的为常温空气；蒸发器中，与有机工质交换热量的为高温欠氧空气。

一种基于化学链热泵储电并回收余热的方法，包括以下具体步骤：