中国报告大厅网讯,随着储能行业的快速发展,热化学吸附式储能因储能密度大、效率高、热损失接近零的优势,成为建筑储能领域的核心发展方向之一。氯化钙作为一种兼具高吸附率、优异储热能力和良好湿热性能的材料,在复合吸附储能领域的应用愈发广泛,成为2026年氯化钙行业技术研发的重点方向。目前,行业内普遍通过将氯化钙与多孔材料复合,解决其液解易泄漏的痛点,提升吸附性能和循环稳定性,相关技术的突破对推动储能材料产业升级具有重要意义。以下是2026年氯化钙行业技术分析。
《2025-2030年中国氯化钙行业市场深度研究与战略咨询分析报告》指出,太阳能作为清洁可再生新能源,其高效利用离不开热能储存技术的支撑,热能储存能够有效解决太阳能与供暖季节不匹配的问题,提升能源使用灵活性,缓解能源高峰需求。建筑领域的热能储存主要分为显热储热、潜热储热和热化学储热三种形式,其中热化学储热凭借突出优势,在行业内的应用前景最为广阔。热化学储热主要通过吸附剂的物理吸附和化学吸附过程实现能量输出与存储,这一可逆过程可依靠太阳能集热器提供的热量驱动吸附剂吸热再生,实现能量的高效循环利用。
在热化学储热的实际应用中,盐类水合物是最适宜的吸附剂,其中氯化钙、氯化锂等材料因再生温度低,非常适合太阳能驱动反应,但盐类水合物的液解特性使其难以直接作为吸附剂使用。为此,行业内逐步探索出“多孔基质+吸湿盐”的复合吸附材料制备思路,将氯化钙等盐类水合物储存在多孔材料的孔隙中,实现盐类的分隔分布,增强质量和热传递效率,同时借助多孔材料的孔隙结构提供充足的气体扩散路径。随着技术的不断发展,除传统多孔材料外,新型多孔骨架材料也逐步应用于复合吸附材料的制备,但部分新型材料因孔径限制,技术仍处于完善阶段。
复合吸附材料中氯化钙的含量直接影响材料的吸附量和储热密度,提高氯化钙含量有助于提升储能性能,但受多孔基底孔容积限制,氯化钙与水反应过程中易出现溶液泄漏,导致材料循环吸附性能衰减,因此探寻多孔基底的氯化钙阈值含盐量成为行业技术研发的关键。同时,氯化钙含量与吸附脱附反应条件共同影响材料的水分交换量,进而决定复合吸附材料的能量密度,研发高吸附量、高储能密度的负载氯化钙复合吸附材料,成为2026年氯化钙行业技术发展的核心方向之一。目前,膨胀石墨、膨胀蛭石、活性氧化铝、轻质巴尔沙木等商用多孔材料,因具备优异的孔隙结构、导热性能或机械强度,成为与氯化钙复合制备吸附材料的优选载体。
负载氯化钙复合吸附材料的制备以典型多孔材料和氯化钙为核心原料,四种常用多孔基底的预处理参数和制备工艺均有明确标准,确保氯化钙能够均匀负载并发挥最优性能。其中,膨胀石墨的制备需将适量可膨胀石墨置于340℃的马弗炉中进行高温处理;膨胀蛭石选用中等颗粒直径为4-8mm的膨胀白蛭石作为基底;活性氧化铝选用5-8mm的活性氧化铝球;巴尔沙木选用体积为1cm³的轻质木块。在与氯化钙复合前,所有多孔材料均需用蒸馏水冲洗、控干水分,随后置于鼓风干燥箱内150℃烘干3小时,去除杂质和多余水分,为氯化钙的负载奠定基础。
复合吸附材料的制备均采用湿浸渍法,核心目的是获得稳定吸附、无液解泄漏的负载氯化钙复合吸附材料。制备过程中,首先配置一组质量分数为10%-40%(以10%为浓度梯度)的氯化钙溶液,分别将一定质量的四种多孔基底浸渍在不同浓度的氯化钙溶液中,静置48h确保氯化钙充分渗透至多孔材料孔隙内,随后用滤网过滤掉多余的氯化钙溶液,将浸渍后的样品置于鼓风干燥箱内150℃干燥3h,完成复合吸附材料的制备。为便于后续测试分析,将以膨胀蛭石、膨胀石墨、活性氧化铝、巴尔沙木为基底的复合吸附材料分别命名为EV-Ca、EG-Ca、AAO-Ca、BBL-Ca,四种材料均以氯化钙为核心吸附成分,仅基底材质存在差异。
阈值含盐量是保障负载氯化钙复合吸附材料无液解泄漏的关键指标,直接决定氯化钙在多孔基底中的最大负载量和材料的稳定性能。为避免实际应用中出现溶液泄漏问题,实验将四种复合吸附材料样品置于恒温恒湿箱中,设置极限温湿度条件(30℃、80%RH),持续3h进行彻底吸附,观察样品吸附后的液解泄漏现象,干燥后重复吸附实验,确保测试结果的准确性。
实验结果显示,以40%质量分数的氯化钙溶液浸渍得到的四种复合吸附材料均出现明显的溶液泄漏现象,而10%质量分数氯化钙溶液浸渍的样品均无泄漏现象。其中,30%质量分数氯化钙溶液浸渍得到的EG-Ca、EV-Ca样品出现轻微泄漏,相同条件下的AAO-Ca、BBL-Ca样品则出现明显泄漏。根据实验结果,确定了四种多孔基底负载氯化钙的阈值含盐量,具体数据如下:膨胀蛭石负载氯化钙的阈值含盐量为56.55%,活性氧化铝负载氯化钙的阈值含盐量为10.96%,膨胀石墨负载氯化钙的阈值含盐量为54.55%,巴尔沙木负载氯化钙的阈值含盐量为52.7%。上述阈值含盐量分别由30%、20%、30%、20%质量分数的氯化钙溶液浸渍得到,在此含盐量条件下,四种复合吸附材料均能表现出稳定的吸附性能,有效避免氯化钙溶液泄漏。
通过微观表面结构观察发现,四种多孔基底均具有不同形式的孔隙结构,为氯化钙的负载提供了充足空间,且浸渍氯化钙后仍能保持原有结构形状。其中,膨胀蛭石的孔隙结构呈片层状,与氯化钙结合后,氯化钙填充了层间沟壑孔隙并覆盖在表面;膨胀石墨的孔隙结构呈海绵状,内部可填充大量氯化钙,浸渍后孔隙几乎被氯化钙完全填满;巴尔沙木内部具有密集的管状纤维孔隙,能够负载大量氯化钙,浸渍后氯化钙附着在管状孔隙表面;活性氧化铝表面具有大量圆形孔洞,负载氯化钙后,表面因氯化钙堆积变得更加粗糙。复合吸附材料表面比未处理的多孔基底更粗糙,主要归因于基底表面广泛分布的氯化钙以及填充在孔隙中局部聚集的氯化钙,这种结构能够有效避免吸水过程中氯化钙溶液的泄漏,为材料的稳定吸附提供保障。
吸附特性是负载氯化钙复合吸附材料的核心性能指标,直接决定其储能效果,实验通过恒温恒湿箱测试不同条件下材料的吸附性能,重点分析温度、湿度对吸附量的影响,以及多孔基底与氯化钙的协同作用。实验分为两个阶段:第一阶段设定吸附环境温度为20℃、相对湿度为80%,测试四种复合吸附材料的吸附性能;第二阶段设置40%、60%、80%三个湿度工况,对比不同湿度条件下样品的吸附增量,所有样品均经过充分干燥后进行测试,确保测试数据的准确性。
负载氯化钙复合吸附材料的吸附过程主要分为三个阶段:多孔基底的物理吸附、氯化钙的化学吸附、氯化钙溶液形成后的气-液吸附,当氯化钙溶液的表面蒸气压与周围湿空气的水蒸气分压相等时,吸附过程达到平衡。其中,多孔材料自身的物理吸附能力较弱,复合吸附材料的整体吸附量绝大部分由氯化钙承担。实验数据显示,在20℃、80%RH工况下,四种多孔基底的物理吸附量存在明显差异:活性氧化铝的物理吸附量最高,吸附开始后3h逐渐达到平衡,吸附量为0.158g/g;膨胀蛭石达到吸附平衡最快,仅需20分钟左右,吸附量仅为0.044g/g;膨胀石墨因亲水性能较差,物理吸附水蒸气量几乎为0。
在20℃、80%RH条件下,四种复合吸附材料的吸附性能差异显著。由于膨胀石墨机械强度较差,易出现样品分散现象,实验将膨胀石墨制备的复合吸附材料用模具压实以增强机械强度,命名为EG-Ca2作为对比样。测试结果显示,EV-Ca的吸附性能最优,约7小时后达到吸附平衡,吸附量为1.560g/g,是四种复合吸附材料中的最高值;BBL-Ca与EG-Ca(未压实)分别凭借较好的吸水性能和松散结构,快速达到吸附平衡;EG-Ca2的吸附性能大幅下降,仅为0.945g/g,原因是压实过程虽增强了机械强度,但堵塞了部分孔隙,减少了水蒸气与氯化钙的接触面积;AAO-Ca的吸附量最低,仅为0.345g/g,与活性氧化铝孔容积小、孔隙尺寸小,无法负载大量氯化钙密切相关。
湿度对负载氯化钙复合吸附材料的吸附量具有显著影响,随着相对湿度的提高,湿空气中的水蒸气分压力随之增大,而氯化钙溶液的表面蒸气压随浓度增加而减小,两者的压差会促使氯化钙溶液持续吸水,形成更低浓度的氯化钙溶液,直至吸水反应完全。实验数据表明,在20℃条件下,相对湿度60%工况下的吸附量比40%工况下提升50%,80%相对湿度工况下的吸附量几乎是40%工况下的两倍,说明相对湿度越高,氯化钙的吸附能力越强,复合吸附材料的储能效果越好。
循环稳定性能是负载氯化钙复合吸附材料实现长期应用的关键,复合吸附材料需经过多次吸附放热、脱附储热过程,若性能出现衰减,会严重影响其实际应用价值。实验通过模拟实际使用场景,对四种复合吸附材料进行25次连续吸附-脱附循环测试,测试条件严格控制:吸附过程在恒温恒湿箱内进行,温度20℃、相对湿度80%,直至达到吸附平衡;脱附过程在鼓风干燥箱内进行,温度140℃,脱附时长3h,全程记录样品的吸附量和脱水量,分析循环稳定性。
循环测试结果显示,四种复合吸附材料的循环稳定性能存在明显差异。EV-Ca在25次循环测试中,吸附量和脱附量仅出现轻微波动,无明显下降趋势,表明以膨胀蛭石为基底的负载氯化钙复合吸附材料,能够稳定承受多次吸附-脱附循环,性能稳定性优异;BBL-Ca和AAO-Ca的吸附量、脱附量同样表现出良好的稳定性,经过25次循环后无明显衰减,能够满足长期使用需求;EG-Ca的吸附量和脱附量则呈现明显的下降趋势,循环稳定性较差。
通过观察循环测试后样品的外观形态,可明确EG-Ca性能衰减的原因:膨胀石墨的物理机械强度较差,初始状态下可依靠与氯化钙混合后的轻微粘性形成整体,但经过多次吸附-脱附循环后,氯化钙溶液会逐渐流失,导致复合材料无法维持原有形态,进而造成吸附性能衰减。相比之下,EV-Ca、BBL-Ca、AAO-Ca凭借优异的机械强度,在多次吸附-脱附循环后仍能保持原有形态,有效避免了氯化钙溶液的流失,从而维持了稳定的吸附性能。
本文围绕2026年氯化钙行业技术发展重点,以负载氯化钙复合吸附材料为研究核心,通过实验制备、性能测试和微观分析,系统探究了四种多孔基底与氯化钙复合后的制备工艺、阈值含盐量、吸附特性及循环稳定性能,保留了所有核心实验数据,为氯化钙在储能领域的应用提供了技术参考。研究表明,氯化钙作为核心吸附成分,其负载量、分布状态直接影响复合吸附材料的性能,不同多孔基底的阈值含盐量差异显著,其中膨胀蛭石负载氯化钙的阈值含盐量最高(56.55%),活性氧化铝最低(10.96%)。在吸附性能方面,EV-Ca表现最优,20℃、80%RH条件下吸附量达到1.56g/g,且相对湿度的提升能显著增加氯化钙的吸附量。循环稳定性能上,EV-Ca、BBL-Ca、AAO-Ca经过25次吸附-脱附循环后性能无衰减,而EG-Ca因机械强度不足导致氯化钙流失,性能出现明显下降。总体而言,膨胀蛭石与氯化钙复合制备的EV-Ca,综合性能最优,是2026年氯化钙行业在储能材料领域的优选方案,相关研究成果能够推动氯化钙复合吸附材料的技术升级,拓展氯化钙在热化学储能领域的应用范围。

