Scambiatori di calore in titanio personalizzati per lo stoccaggio dell'energia chimica

Fabbricazione di scambiatori di calore in titanio su misura per lo stoccaggio dell'energia chimica

Lo stoccaggio dell'energia chimica si riferisce al processo di stoccaggio dell'energia sotto forma di composti chimici e il suo rilascio attraverso reazioni chimiche.specialmente nei settori delle energie rinnovabili (come il solare e l'eolico) e dei sistemi di stoccaggio dell'energiaI sistemi di stoccaggio dell'energia chimica comprendono varie tecnologie come lo stoccaggio dell'idrogeno, le batterie agli ioni di litio e altro ancora.specialmente nei processi che comportano trasferimento di calore e regolazione della temperatura.

Ruolo degli scambiatori di calore nello stoccaggio dell'energia chimica

Uno scambiatore di calore è un dispositivo utilizzato per trasferire calore tra due o più fluidi.

1. Regolamento relativo al controllo della temperatura e alla reazione: In alcuni sistemi di stoccaggio dell'energia chimica, le reazioni chimiche (come la sintesi e la decomposizione dell'idrogeno, la carica/scarica delle batterie al litio, ecc.) sono accompagnate da variazioni di temperatura.gli scambiatori di calore aiutano a trasferire il calore generato o assorbito durante la reazione per mantenere la temperatura ottimale della reazionePer esempio, nei sistemi di stoccaggio dell'idrogeno (come la sintesi dell'idrogeno o le operazioni con celle a combustibile),gli scambiatori di calore regolano la temperatura del sistema per garantire che la reazione chimica non si surriscaldi o si raffreddi eccessivamente, il che influirebbe sul rilascio di energia e sull'efficienza.

2. Miglioramento dell'efficienza: In molte tecnologie di stoccaggio, come i sistemi di stoccaggio dell'energia termochimica (TCES), gli scambiatori di calore sono utilizzati per migliorare l'efficienza di stoccaggio e rilascio dell'energia.Controllando il differenziale di temperatura e il flusso di caloreGli scambiatori di calore possono massimizzare l'utilizzo dell'energia termica e ridurre al minimo le perdite di energia.Gli scambiatori di calore vengono utilizzati per trasferire energia termica dai reagenti ai supporti di stoccaggio (e.per esempio, sali termici, idruri metallici), che viene poi rilasciato quando necessario.

3. Miglioramento della cinetica delle reazioni chimiche: Alcune tecnologie di stoccaggio dell'energia chimica richiedono condizioni di temperatura specifiche per le reazioni chimiche efficienti.con una tensione di potenza non superiore a 50 kVA, se la temperatura è troppo alta o troppo bassa, può influenzare le prestazioni e la durata della batteria.

Applicazioni degli scambiatori di calore nelle tecnologie comuni di stoccaggio dell'energia chimica

1. Sistemi di stoccaggio dell'idrogeno (power-to-gas): Lo stoccaggio dell'idrogeno è una tecnologia che converte l'energia elettrica in idrogeno, che può poi essere immagazzinato e successivamente convertito in elettricità.gli scambiatori di calore controllano le temperature di reazione per garantire l'efficienza e la sicurezza di processi come l'elettrolisiEssi svolgono anche un ruolo nella compressione e nella liquefazione dell'idrogeno, trasferendo calore dal gas per garantire la stabilità durante questi processi.

2. Immagazzinamento di energia termochimica (TCES): Nei sistemi termochimici di stoccaggio dell'energia, le reazioni chimiche vengono utilizzate per immagazzinare e rilasciare energia.Gli scambiatori di calore sono fondamentali per controllare la temperatura di reazione e regolare la velocità di reazioneAd esempio, nelle reazioni di assorbimento/desorzione dell'idrogeno degli idruri metallici, gli scambiatori di calore possono assorbire calore e immagazzinarlo, quindi rilasciare il calore quando necessario per la produzione di energia.

3. Batterie a sodio-zolfo (batterie NaS): Le batterie a sodio- zolfo sono un tipo di sistema di accumulo di energia ad alta temperatura, operante a temperature intorno ai 300-350°C.Gli scambiatori di calore sono essenziali in queste batterie per rimuovere il calore e trasferirlo nell'ambiente circostante, mantenendo la temperatura ottimale per le reazioni chimiche all'interno della batteria.

4. Immagazzinamento di energia da sale fuso: nei sistemi di energia solare concentrata (CSP), i sali fusi vengono spesso utilizzati come supporti di accumulo di calore.Gli scambiatori di calore nei sistemi di stoccaggio del sale fuso sono essenziali per trasferire il calore dai sali fusi ai generatori di vaporeGli scambiatori di calore garantiscono un efficiente trasferimento di calore e impediscono il surriscaldamento o la distribuzione non uniforme della temperatura nel sistema.

Tipi di scambiatori di calore

Diverse tecnologie di stoccaggio dell'energia chimica hanno richieste diverse per gli scambiatori di calore, quindi vari tipi vengono utilizzati a seconda dell'applicazione.

• Scambiatore di calore a conchiglia e tubo: è costituito da un guscio e da una serie di tubi attraverso i quali scorrono i fluidi.
• Scambiatore di calore a piastra: costituito da piastre metalliche più impilate, questo tipo è più compatto e tipicamente utilizzato per sistemi che richiedono un rapido trasferimento di calore o temperature dei fluidi più basse,come dispositivi di stoccaggio di energia chimica su piccola scala.
• Scambiatore di calore a tubo: caratteristiche le pinne sono attaccate ai tubi per aumentare la superficie di trasferimento del calore.
• Scambiatore di calore raffreddato ad aria: utilizza l'aria per raffreddare i fluidi all'interno del sistema, spesso utilizzato in sistemi in cui il liquido o altri mezzi di raffreddamento sono meno desiderabili o più costosi.

Conclusioni

Gli scambiatori di calore svolgono un ruolo cruciale nei sistemi di stoccaggio dell'energia chimica regolando le temperature di reazione, migliorando l'efficienza di conversione dell'energia e garantendo la stabilità del processo di stoccaggio.Con il continuo sviluppo delle nuove tecnologie di accumulo di energia, la progettazione e l'applicazione degli scambiatori di calore si evolvono anche per soddisfare le esigenze di gestione termica dei diversi sistemi di stoccaggio.