羅志付，張 華，張少朋

（國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)（畢節(jié)）研發(fā)中心，貴州 畢節(jié) 551700）

Ba（OH）2·8H2O的體積儲(chǔ)能密度為 656 MJ／m3，是目前發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能密度最高的無(wú)機(jī)水合鹽［1］。但因其化學(xué)性質(zhì)活躍、對(duì)人體有毒副作用、溶于水顯強(qiáng)堿性等因素，對(duì)八水氫氧化鋇的研究不系統(tǒng)，實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)例更是鮮見報(bào)道。鑒于此，本文梳理了當(dāng)前八水氫氧化鋇過冷現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀，指出了當(dāng)前存在的主要問題，并對(duì)八水氫氧化鋇的未來(lái)研究和應(yīng)用方向作了簡(jiǎn)要展望，為研究開發(fā)性能穩(wěn)定、效率高、運(yùn)行周期長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保的大規(guī)模先進(jìn)物理儲(chǔ)能系統(tǒng)提供理論指導(dǎo)。

1 無(wú)過冷現(xiàn)象

Li Jing等對(duì)Ba（OH）2·8H2O熱特性的穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行研究，其中熱-冷循環(huán)500次的Ba（OH）2·8H2O的研究結(jié)論如圖1所示［2］。

從圖1看出，經(jīng)過500次加熱-冷卻循環(huán)的八水氫氧化鋇過冷度曲線平緩，未發(fā)現(xiàn)有明顯的過冷現(xiàn)象。

邸友瑩等在通過不同冷卻速率研究八水氫氧化鋇的低溫?zé)崛萘亢蜔崃W(xué)性質(zhì)時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了相似的情況，Ba（OH）2·8H2O相變是可重復(fù)的，不同的冷卻速率不會(huì)引起過冷和其他熱異常，沒有觀測(cè)到Ba（OH）2·8H2O有過冷現(xiàn)象［3］。

紀(jì)珺等在研究Ba（OH）2·8H2O復(fù)合相變材料及其在太陽(yáng)能光伏／熱集熱器上的釋熱特性時(shí)，通過添加成核劑的方式，也得到了相似的結(jié)論，得知八水氫氧化鋇復(fù)合相變蓄熱材料無(wú)過冷，在其相變溫度上相變平穩(wěn)，過冷現(xiàn)象被消除［4］。

圖1 八水氫氧化鋇加熱-冷卻循環(huán)500次過冷度曲線［2］

2 有過冷現(xiàn)象

Lyu Yajun等的研究結(jié)果證實(shí)Ba（OH）2·8H2O加熱-冷卻循環(huán)過程中，存在較大的過冷度。結(jié)果如圖 2所示［5］。

圖2 Ba（OH）2·8H2O熱 -冷循環(huán)過冷度曲線［5］

從圖2中可見，沒有循環(huán)的Ba（OH）2·8H2O的過冷度僅為0.8℃，隨著Ba（OH）2·8H2O的熱-冷循環(huán)次數(shù)逐漸增加，其過冷度逐漸增大。當(dāng)熱-冷循環(huán)次數(shù)增加到300次時(shí)，其過冷度增大到17.2℃，并保持相對(duì)穩(wěn)定，直到熱-冷循環(huán)到500次也沒有較大變化。并且加入Sr（OH）2·8H2O和KH2PO4作為成核劑也不能完全消除。

盛強(qiáng)等學(xué)者的研究結(jié)果也證實(shí)純Ba（OH）2·8H2O作為相變儲(chǔ)能材料時(shí)，加熱-冷卻循環(huán)過程中純Ba（OH）2·8H2O有8℃過冷度。加入泡沫銅或相關(guān)成核劑等后，Ba（OH）2·8H2O的過冷度下降至4℃左右，過冷現(xiàn)象有效改善，但不能完全消除［6］。

冷從斌等學(xué)者對(duì)膨脹石墨／八水氫氧化鋇復(fù)合定型相變材料的制備與儲(chǔ)熱性能進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)純凈的Ba（OH）2·8H2O液相溫度降低到66.1℃時(shí)才開始結(jié)晶，過冷度約為11.4℃。添加一定量的成核劑可使其過冷度由11.4℃降低到1.5℃以內(nèi)，但不能完全消除［7］。

3 結(jié)論與展望

上述學(xué)者們的研究結(jié)果相互矛盾、各執(zhí)一詞，有的研究顯示純Ba（OH）2·8H2O經(jīng)過500次循環(huán)后過冷度為0，有的過冷度為17.2℃，通過加入成核劑等方式也不能完全消除過冷現(xiàn)象。筆者認(rèn)為過冷、相分離、潛熱降低等是大多數(shù)無(wú)機(jī)水合鹽加熱-冷卻凝固過程中儲(chǔ)能性能惡化的普遍問題，與物質(zhì)的自然屬性息息相關(guān)，也與結(jié)晶原理密不可分。想要消除這些問題，得在晶體學(xué)方面多做深入研究。