天然沸石是可以在太陽能儲存中應用的，下面我們具體來說一下。

一、太陽能儲存的分類

太陽能間歇性及其變化的輻射強度是影響太陽能效率的關(guān)鍵因素。例如，同一地點太陽能的輻射強度隨季節(jié)、晝夜和天氣而變化。一般來說，部分用戶的能源需求很難與太陽能的多樣性相匹配。因此，太陽能存儲是當前太陽能應用研究的關(guān)鍵問題之一。太陽能的儲存方式大致可以分為三種。

1.顯熱蓄熱

在中低溫太陽能系統(tǒng)中，水和石頭是最好、最便宜的儲能介質(zhì)。太陽能集熱器收集的熱能使介質(zhì)溫度升高，因此熱能儲存在介質(zhì)中。當需要時，熱能被解吸以供使用。

顯熱蓄熱密度低，周期短。

2.潛熱儲存

對于這種類型的儲能，要求儲能介質(zhì)具有能量吸收率大、體積變化小、腐蝕小、重復性好等特點。目前，通常使用硫酸鹽、硝酸鹽和水合物碳酸鹽作為介質(zhì)。

相變潛熱蓄熱具有蓄能密度高、蓄熱期長等特點。然而，介質(zhì)很容易冷卻。一旦發(fā)生這種情況，介質(zhì)的結(jié)晶就會變得困難。

3.化學反應儲能。

在這種類型中，化學物質(zhì)的吸熱反應用于儲存熱能。當發(fā)生相反的過程時，可以釋放熱量。一些無機氧化物通常用作介質(zhì)。

這種類型的優(yōu)點是儲存熱量大，儲存期長。然而，吸熱反應所需的高溫導致設備成本高。

二、Zeolite的儲存太陽能原理

沸石是含有結(jié)晶水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物。其一般化學式為A?m?X?p?O?2p?·?nH?2?O。其中A代表Ca、Na、K、Ba和Sr；X代表Al和Si。沸石由通過共享所有氧原子連接的AlO?4和SiO?4四面體的三維網(wǎng)絡組成。沸石的鋁硅酸鹽骨架非常開放，包含通道和部分充滿陽離子和水分子的互連空隙。晶內(nèi)空隙占大多數(shù)沸石總晶體體積的 20% 至 50%。當沸石被加熱時，晶內(nèi)空隙中的水分子被部分或全部解吸。解吸后的水分子可再次吸附在空氣或水中，不破壞沸石的晶格結(jié)構(gòu)。

沸石對水具有極其非線性的吸附等溫線。吸附和解吸水的特性使沸石成為一種新型的太陽能儲存材料，并被人們炫耀。沸石受熱時，其中的水分子逸出，同時儲存熱能；當水分子再次被吸附時，沸石中的熱能被釋放出來。這兩個過程可以用化學方程式表示如下：

A?m?X?p?O?2p?·?nh?2?O = A?m?X?p?O?2p?+nH?2?O?（吸熱） A
m?X?p?O?2p?·?nh?2?O?= A m?X?p?O?2p?+?nH 2?O（吸熱）

沸石吸熱解吸結(jié)晶水分子時，其溫度不變，因此該過程屬于潛熱儲存過程。只要將水分子解吸的沸石將水隔離開來，它的熱能就可以儲存多久。沸石的儲能密度高于上述三種儲能方式。當沸石中的熱能解吸時，我們可以通過控制吸水速度來控制解吸速度。因此，沸石比上述儲存能量的方式具有更好的優(yōu)點。

三、實驗研究與結(jié)果分析

通常選擇13X合成沸石作為儲能材料。目前國內(nèi)13X合成沸石價格偏高，近期可能不會大量使用13X合成沸石。為此，我們嘗試用天然沸石代替13X合成沸石，并在解吸水、吸熱和再解吸水、解吸熱方面進行對比實驗。實驗過程?如下：

1、從不同礦山采集具有代表性、純度高、儲量大的天然沸石樣品，對不同粒度的樣品進行加工。

2、將天然沸石樣品和13X合成沸石按一定數(shù)量分選，放入金屬盒中，分別對金屬盒進行標記和稱重。

3.將這些樣品放入恒溫器中，分別在50°C、100°C、150°C和200°C下加熱1小時，普通太陽能集熱器的工作溫度在50–200°C左右。

4.加熱后從恒溫箱中取出盒子，分別稱重，計算出每個盒子的失水量，并密封。

5.分別用定量的水快速混合樣品，直至冷卻至環(huán)境溫度。攪拌水和沸石的混合物，測量溫度變化。

結(jié)論

1.當加熱溫度低于100°C時，天然沸石的儲能效果與13X合成沸石大致相同。所以我們可以在100°C以下使用這些天然沸石代替13X合成沸石作為儲存材料。傳統(tǒng)平板太陽能集熱器的工作溫度一般在100°C以下，因此上述結(jié)論具有重要意義。

2.在100–200°C的加熱溫度范圍內(nèi)，13X合成沸石具有明顯的優(yōu)勢，這是因為（1）天然沸石樣品比13X合成沸石含有更多的雜質(zhì)，影響其儲存熱能沸石。(2)天然沸石樣品的結(jié)構(gòu)不如13%沸石。

3.利用天然沸石儲存太陽能熱能的設想是可行的。在下一步的研究中，應重點關(guān)注天然沸石類型和粒度、成型方法和儲能裝置結(jié)構(gòu)的選擇。