作为热化学储热的一种途径,热化学吸附储热不仅具有储热密度大和易于实现热能长期储存的优点,而且可以实现冷热的复合储存,因而备受瞩目。本文将热化学吸附和热化学再吸附有机地耦合在一起,并将两种不同温区的化学反应盐统筹在一个热化学吸附储热系统之内,构建了氯化物-氨为工质对的热化学吸附储热循环实验系统。采用浸渍法,利用膨胀石墨作为添加剂与氯化物制成固化吸附剂,以改善其传热传质特性。实验系统由两个分立的吸附单元和填充两种不同温区反应盐的再吸附单元所组成。两个吸附单元分别以SrCl₂/NH₃和MnCl₂/NH₃作为工质对,可以储热以及冷热复合储存的多种模式工作。以MnCl₂作为高温反应盐和SrCl₂作为低温反应盐的再吸附单元连接两个相互独立的吸附单元,同时将两个不同温区的反应盐相互联系在一起。针对中低温热化学吸附储热,从定性分析、定量计算以及试验的角度对热化学吸附储热、热化学再吸附储热以及耦合吸附和再吸附的热化学吸附储热循环及系统进行了理论分析以及实验研究。首先对各类热化学吸附储热循环进行了理论分析并比较了各自的优缺点,进而指出耦合吸附和再吸附的热化学吸附储热循环,具有极大的灵活性,不仅可以根据具体需求实现向吸附和再吸附储热循环的转变,而且可以更有效地实施热能品位的提升。此外,耦合吸附和再吸附的热化学吸附储热循环还可依据外界热源温度和热用户的需求有针对性地进行变温调控。在热能储存阶段通过热化学再吸附大幅降低驱动高温反应盐解吸的热源温度,不仅有利于拓展低品位热能的工作温区,而且显著地加强了输出热能温度品位提升的能力。在热能输出阶段藉由基本的热化学吸附来保证系统压力的平稳,克服了热化学再吸附不同反应盐反应速率不协调造成系统压力脉动进而导致的输出温度波动的问题,从而为输出合格温度品位的热能提供了有力的保障。其次,概括了热化学吸附储热材料的筛选原则。针对固化吸附剂制备中普遍采用的浸渍法,本文强调指出为了保证吸附储热材料的循环稳定性必须考虑结晶水合氯化物的脱水过程,并对其可能发生的副反应所带来的不利影响进行评估。再次,对热化学吸附和热化学再吸附系统的储热特性进行了实验研究。研究结果表明:对于以SrCl₂/NH₃为工质对的热化学吸附储热系统,在试验工况下,系统总储热效率的最大值为92.74%,最大的吸附储热效率为68.71%;储热材料吸附储热密度的最大值可以达到1386.16 kJ/kg固化混合吸附剂或1630.78 kJ/kg SrCl₂;总储热密度最大可达1871.03 kJ/kg固化混合吸附剂或2201.21 kJ/kg SrCl₂。对于以MnCl₂/NH₃为工质对的热化学吸附储热系统,在试验工况下,系统总储热效率的最大值为93.86%,最大的吸附储热效率为47.84%;储热材料的吸附储热密度最大可达1391.34 kJ/kg固化混合吸附剂或1636.87 kJ/kg MnCl₂;总储热密度的最大值为2729.82 kJ/kg固化混合吸附剂或3211.56 kJ/kg MnCl₂。对于MnCl₂–SrCl₂/NH₃为体系的热化学再吸附储热系统,在试验工况下,系统总储热效率的最大值为94.67%,最大的吸附储热效率为48.34%;材料吸附储热密度的最大值为2027.74 kJ/kg固化混合吸附剂或2385.58kJ/kg MnCl₂;材料总储热密度的最大值为3971.47 kJ/kg固化混合吸附剂或4672.32 kJ/kg MnCl₂。而后,以MnCl₂/SrCl₂/NH₃作为工质对,对耦合吸附和再吸附的热化学吸附储热系统进行了实验研究。当高温反应盐MnCl₂的解吸充热温度为135oC,低温反应盐SrCl₂在12oC下吸附;低温反应盐SrCl₂在90oC下再生,NH₃的冷凝/蒸发温度为12oC,放热温度为40oC,且高温盐MnCl₂和低温盐SrCl₂都参与放热的运行工况下,试验获得的总储热效率为93.31%,吸附储热效率为53.36%。高温反应盐吸附剂的总储热密度按单位质量的固化吸附剂和单位质量反应盐MnCl₂计量分别为3734.36kJ/kg和4393.36 kJ/kg;低温反应盐吸附剂的总储热密度按单位质量的固化吸附剂和单位质量反应盐SrCl₂计量分别为1655.19 kJ/kg和1947.28 kJ/kg。最后,在实验研究的基础上,本文提出再吸附与吸附耦合—高低温盐双盐交联是实现热化学再吸附的良好途径,并且指出再吸附并不仅仅是单纯的再吸附,实质上是耦合了吸附之后所得到的综合效果。而且,本文提出了将化学反应盐与氨之间的解吸/吸附反应分为反应活跃区、过渡区和反应惰性区三个区域的构想。试验所获得的材料的吸附储热密度和吸附储热效率可以为利用热化学吸附进行跨季节储热提供有益的参考和借鉴。试验所获得的化学吸附储热材料的储热密度是传统显热储热和相变潜热储热密度的10²0倍。由此可见,热化学吸附储热是相当有前景的一种储热方式,可为低品位热能的高效回收利用提供强有力的技术支持。