Energy Use | 吸收式热池：面向高效热能利用与可再生能源集成的新兴技术

吸收式热池（ATB）在低品位热能高效利用方面具有显著优势，近些年受到广泛关注。但相关研究仍缺乏系统梳理，关键性能提升机理与技术瓶颈攻克手段尚不清晰。因此，我们从循环改善、工质筛选与样机开发三个方面综述了ATB的最新研究进展，并展望了ATB的未来发展方向，为其性能优化及工程应用提供参考。

导读
当前热储能技术虽能解决可再生能源/热用户负荷的供需不匹配问题，但显热储能技术蓄能密度低、热损失大，潜热储能技术受限于材料导热率和稳定性，热化学储能技术则受反应条件苛刻的制约。相比之下，吸收式热池具备高蓄能密度、低热损失和灵活输出的优势，但相关蓄能机理与性能优化仍待完善。因此，本文从吸收式热池循环改善、工质筛选、样机开发三方面系统性地回顾了国内外吸收式热池的相关研究。

图1 图文摘要

吸收式热池（ATB）已逐渐成为一种具有广阔前景的热能储存技术，能够将富余的低品位热能转化为灵活的供暖、供冷和除湿来进行输出。与传统的显热和潜热储能方式相比，ATB的核心优势在于通过浓度梯度实现存储热能与温度的解耦，因此ATB具备蓄能密度高、输出形式多样，热损失低等优势，高度适应间歇性的可再生能源/废热。

本工作从三个维度系统梳理了 ATB 的研究进展。首先，在循环改善方面，ATB的循环布置已由基本循环逐步演进至双级（double-stage）循环、二级（two-stage）循环、增压(compression-assisted)循环、双效(double-effect)循环、双效增压(double-effect compression-assisted)循环、相变材料辅助(PCM-assisted)循环以及储能变温(energy storage heat transformer)循环。这些循环形式显著提升了蓄能密度（ESD）和蓄能效率（ESE），并增强了系统在多变工况下的适应性。同时，针对释能过程中的性能衰减问题，研究者提出了多种调控策略，以提高 ATB 的灵活性和需求匹配度。其次，在工质筛选方面，新型材料的开发成为ATB性能突破的另一研究热点。作为一种新兴吸收剂，离子液体因其独特的无结晶特性以及较宽的温域范围而展现出显著潜力，而深共熔溶剂具有可生物降解性以及低成本制备等优势，逐渐成为吸收式热池的一类新兴绿色吸收剂。新型工质对种类繁多，可以通过调整分子结构对其物理化学性质进行定制化设计，因此数据驱动的分子设计方法有望加速突破材料筛选的瓶颈，进而推动 ATB 性能的进一步提升。第三，在样机研发方面，已有多类 ATB 样机被提出和实验测试。相关研究涵盖了ATB循环系统设计、性能评估及运行挑战。现有实验表明，ATB在不同应用场景中均展现出良好的可行性，但仍面临循环稳定性、材料长期耐久性等技术难题。最后，ATB未来的发展方向总结为以下几方面：先进循环的实验验证；基于AI的新型工质对筛选与分子设计；ATBs在新场景下的实际应用（如数据中心冷却、HVAC系统、冷链物流等）。综上所述，ATBs 有望发展为新一代绿色、低碳、可持续的热能储存与利用技术。

总结与展望
先进储能循环与新型储能工质的各种突破，显著提升了吸收式热池技术的高效性、紧凑性、适用性及经济性，一系列实验样机的成功研发更为其工程化应用奠定了坚实基础。在应对能源危机与环境挑战、国家推进“双碳”目标的宏观背景下，吸收式热池技术迎来了前所未有的发展机遇。未来，该技术仍需在提升核心性能与精准定位应用场景上持续发力，重点发展方向包括：

1.研发动力学与热力学性能更优的新型吸收剂。传统盐溶液工质虽性能尚可，但其腐蚀性强、易结晶及高成本等缺陷限制了大规模推广。相比之下，离子液体和深共熔溶剂等新兴无结晶吸收剂具备腐蚀性低、物性可设计及制冷剂适配广泛（涵盖水、氨、醇、氟、CO₂等）等优势，极大地拓展了工质对的选择空间。特别是深共熔溶剂，凭借极低的成本有望推动技术的商业化进程，但仍需重点攻克其高黏度和低导热系数等关键技术瓶颈。

2.拓展长周期、大容量储能及多能互补应用。针对目前长周期（如季节性）和大容量（如区域/建筑级）热储能技术的缺口，吸收式热池凭借高储能密度和低热损失的特性，成为理想的解决方案。通过构建“长短结合”的太阳能吸收式热池系统，可实现能源的连续稳定输出。此外，该技术具备低驱动温度和输出形式多样（制冷/供热/升温）的特点，在多能互补系统中展现出极高的灵活性。例如，将其集成至电厂中，既能回收废热、消纳弃电，又能显著提升能源综合利用率及电网调节的灵活性。

3.深耕数据中心及电子设备热管理领域的低碳应用。数据中心与高密度电子设备的冷却需求激增，为低碳制冷技术带来了挑战与机遇。可再生能源驱动的吸收式热池系统可承担此类场景的部分或全部冷负荷，有效实现节能减排。同时，利用其低驱动温度特性，该系统还具备从发热设备中高效回收热量的潜力。通过优化耦合运行策略与热回收机制，吸收式热池集成冷却系统有望在电子热管理领域实现能效与经济性的双重突破。