2025年大学《能源化学》专业题库- 高温熔盐储能技术研究进展

2025年大学《能源化学》专业题库——高温熔盐储能技术研究进展考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请将正确选项的代表字母填写在题后的括号内。每小题2分，共20分）1.下列哪种物质不属于常用的高温熔盐？()A.硝酸钠-硝酸盐混合物B.氯化钠C.碘化钠D.三氟化氮2.高温熔盐储能系统利用熔盐进行热储存的主要优势之一是？()A.极低的蒸气压B.优异的导电性C.良好的化学稳定性D.低廉的材料成本3.在太阳能热发电（CSP）系统中，高温熔盐主要用作？()A.吸热器核心材料B.发电机组冷却剂C.储热介质D.透镜聚焦材料4.影响熔盐热化学储热性能的关键因素之一是？()A.熔盐的粘度B.熔盐的汽化潜热C.储热罐的保温性能D.熔盐的热导率5.对于需要精确温度控制的用热场合，选择高温熔盐时通常更倾向于？()A.具有宽泛熔点范围的盐类B.相变温度易于调节的混合盐体系C.熔点极高的单一盐D.熔点极低的盐类6.高温熔盐储热罐顶部设置覆盖层的主要目的是？()A.增强传热效率B.防止熔盐蒸发和外界污染C.降低系统热损失D.方便检修和维护7.与显热储热相比，热化学储热的主要优点是？()A.储热效率更高B.系统结构更简单C.储热材料选择更广泛D.对温度变化不敏感8.在高温熔盐储能系统中，传热工质的主要作用是？()A.储存热能B.将热量从热源传递到熔盐或从熔盐传递到用热端C.辅助加热熔盐D.与熔盐发生化学反应9.目前限制高温熔盐储能技术大规模应用的主要因素之一是？()A.储热效率极高B.系统成本过高C.熔盐寿命极长D.储热容量无限大10.鉴于环境问题，研究开发环保型高温熔盐（如低氯盐、无氯盐）是当前的重要方向，其主要考虑的是？()A.提高储能温度B.降低熔盐成本C.提高热稳定性D.减少对环境的潜在危害二、简答题（请简要回答下列问题。每小题5分，共25分）1.简述高温熔盐具有高热容作为储能介质的优点。2.简述相变储热和化学反应储热在高温熔盐储能中的基本原理区别。3.高温熔盐储热系统与低温熔盐系统相比，在材料选择和结构设计上有何主要不同？4.简述高温熔盐储能技术在工业余热回收领域的应用潜力。5.当前高温熔盐储能技术面临的主要挑战有哪些？三、论述题（请结合所学知识和相关研究进展，深入分析和阐述下列问题。每小题10分，共20分）1.论述提高高温熔盐储能系统效率的关键技术途径。2.分析高温熔盐储能技术在未来智能电网中的应用前景及其面临的挑战。四、分析评价题（请对下列情况进行分析评价。共15分）目前有一种新型高温熔盐混合物（由A盐和B盐组成）被提出用于太阳能热发电的储热系统，其理论储热密度较高，相变过程温度范围较宽，且成本低于现有常用熔盐。但初步评估显示，该熔盐在高温长期运行下可能存在一定程度的分解或腐蚀问题。请分析评价该新型熔盐的应用前景，并提出应对其潜在问题的可能措施。试卷答案一、选择题1.B2.C3.C4.B5.B6.B7.A8.B9.B10.D二、简答题1.解析思路：回答需突出高热容对储能量的直接影响。高热容意味着单位质量或单位体积的熔盐在温度变化一定幅度时能吸收或释放更多的热量，从而实现更大的储热容量。这对于需要储存大量热能的应用（如季节性储能）至关重要，可以有效提高储能系统的经济效益和实用性。*答案要点：高热容意味着单位质量或体积的熔盐在温度变化一定时能吸收或释放更多的热量，从而实现更大的储热容量。这直接提高了储能系统的能量储存密度和效率，对于满足大规模、长时长的储能需求至关重要，有助于降低单位储能成本，提高经济性。2.解析思路：区分两种储热方式的根本在于储能机制。相变储热利用的是物质相变（如熔化、凝固）过程中吸收或释放的潜热，过程中物质相态发生改变但化学成分不变。化学反应储热则是利用可逆的化学反应在正逆反应过程中吸收或释放的热量，伴随着化学键的断裂和形成，物质的化学成分发生改变。*答案要点：相变储热原理是利用物质在相变（如熔化吸热、凝固放热）过程中吸收或释放的潜热，物质化学成分不变。化学反应储热原理是利用可逆化学反应在正逆反应过程中吸收或释放的热量，物质化学成分发生改变。3.解析思路：分析材料选择和结构设计的差异，应从高温环境对材料的要求出发。高温意味着材料需承受更高的温度、更强的热应力以及熔盐的化学腐蚀。因此，高温系统对材料的耐高温性、耐腐蚀性、热稳定性和结构完整性要求更高，往往选用更昂贵、性能更优异但可能熔点也更高的材料。结构设计上，需要更注重密封性以防止熔盐泄漏和蒸发，以及更有效的隔热措施来减少热损失。*答案要点：高温熔盐系统对材料要求更高，需选用耐高温、耐腐蚀、热稳定性好、结构强度高的材料（如特殊合金、陶瓷），这些材料通常成本更高。结构设计上，储热罐等部件需考虑更高的热应力，密封性要求更严以防止熔盐泄漏和蒸发，保温结构也需更高效以减少高温下的热损失。4.解析思路：分析应用潜力，需结合工业余热的特点（如温度较高、来源广泛但品位可能不稳定）和熔盐储热的优势（如可储存高温热能、可实现长时储能、可提高余热利用效率）。指出熔盐储热可将分散、低效的余热集中储存，在用热需求时（如夜间或高峰时段）释放，用于发电、供暖或化学反应等，从而实现能源的梯级利用和平衡。*答案要点：工业余热温度通常较高，与高温熔盐的储热温度匹配度高，利用熔盐储热可有效储存这些余热。应用潜力在于将分散、时间上不匹配的工业余热集中储存，在需要时（如夜间电力需求高峰、化工生产过程需要）释放利用，进行热电联产、供暖、或驱动需要热能的工业过程，提高余热利用效率和能源综合利用水平。5.解析思路：列举主要挑战应涵盖技术、经济和环境等多个方面。技术挑战包括材料长期稳定性、密封与保温技术、高效热交换、系统控制智能化等。经济挑战包括初始投资成本高、建造成本大。环境挑战包括熔盐的潜在泄漏风险及环境影响、部分盐类资源有限性等。*答案要点：主要挑战包括：材料长期服役下的性能退化（如腐蚀、分解）、高温高压下的密封与隔热技术难题、高效紧凑型热交换器设计、复杂系统的智能控制和优化运行、初始投资和建造成本过高、部分熔盐可能存在的环境风险以及材料回收和处置问题。三、论述题1.解析思路：论述效率提升途径，需从能量转换和系统运行角度出发。关键在于减少热量损失（通过优化保温、减少对流传热等）、提高热转换效率（如优化吸热器和热交换器设计）、提高储放热过程与用热/热源需求的匹配度（通过精确控制和柔性设计）、以及探索更优的储热材料和系统构型。*答案要点：提高效率的关键途径包括：强化系统保温性能，减少各环节（储热罐、管道、热交换器）的热量损失；优化关键部件（吸热器、热交换器）的设计，提高热量吸收和传递效率；实现精确的运行温度和流量控制，使储热过程与热源和用热需求尽可能匹配；研究开发性能更优异的新型储热材料（如低粘度、高传热性、长寿命）；探索优化的系统配置和控制策略，如结合相变和显热储存、提高系统运行柔性。2.解析思路：分析应用前景需结合智能电网的需求（如削峰填谷、提高供电可靠性、接纳可再生能源波动）。阐述熔盐储能如何满足这些需求，如快速响应、长时储能、与可再生能源发电（特别是CSP）协同等。分析面临的挑战，如成本、技术成熟度、标准化、并网政策、以及与电网调度系统的集成等。*答案要点：应用前景：高温熔盐储能具有长时储能能力，可与可再生能源（如太阳能）发电形成互补，有效平抑其波动性，提供电网稳定的基荷电力。其高温特性也使其能参与电力调峰、黑色启动等辅助服务，提高电网灵活性和可靠性。与CSP结合可提供大规模、长时储能，实现可再生能源的高比例消纳。面临的挑战：高昂的成本仍是主要障碍；需要进一步提升系统效率和运行稳定性；相关技术标准尚不完善；需与电网基础设施和调度系统深度集成；政策支持和商业模式有待完善。四、分析评价题解析思路：此题综合性强，要求分析利弊并提对策。首先肯定其优点（储热密度高、温区宽、成本较低）。然后重点分析其主要缺点（高温长期运行下的分解或腐蚀问题），这是决定其应用前景的关键技术瓶颈。分析该问题可能导致的风险（如系统失效、泄漏、环境污染）。评价时需权衡其优点和潜在风险，判断其是否有实际应用价值。提出应对措施应针对“分解或腐蚀”这一核心问题，从材料改性、添加抑制剂、优化运行工况、改进密封和防护设计等方面提出可行的解决方案或研究方向。*答案要点：评价：该新型熔盐具有储热密度高、相变温区宽、成本相对较低等优点，若能解决其稳定性问题，在太阳能热发电等领域具有应用潜力。但初步评估显示其高温长期运行下可能存在分解或腐蚀问题，这是其应用的主要障碍。此问题可能导致材料性能下