太阳能热化学转化技术是将太阳能光热利用与热化学反应有机结合的新技术。
通过太阳能热化学转化，太阳能以中温热能的形式驱动吸热的化学反应，将太阳热能升级转化为高品位燃料热化学能，同时实现太阳能的高效利用与高密度储能。
所生产的太阳能燃料既可用于化工生产，也可以二次燃料的形式进行分布式供能。
通过太阳能热化学转化、富氢燃料动力、余热催化转化、储能与系统调控等关键技术的集成，可以实现基于多能源互补、综合梯级利用的系统集成创新。
该技术既可以用于独立的能源系统，也可以作为风电、光伏电站的调峰电源，具有广阔的应用前景。
我国热化学储热技术新进展在太阳能驱动煅烧过程中，碳酸钙颗粒被热分解产生氧化钙，同时释放CO₂吸收热量，将太阳能转化为化学能储存。
在能量释放环节，产物氧化钙捕获CO₂，将化学能转化为大量热量，实现热发电或促进其做功。
该方法克服了太阳能的间歇性和波动性，为太阳能的持续供应提供了一种解决方案。
其中反应流化床中的流动颗粒是参与蓄热的的主要介质，具体颗粒孔隙结构形态下对阳光的直接捕获和吸收的相关研究还有欠缺，来自南京航空航天大学的研究人员从光谱吸收、复杂形态流动传热和化学反应等角度，提出了一种分析单颗粒碳酸钙在太阳辐射下煅烧特性的孔尺度新方法，如图所示。
结果表明：（1）在晶格玻尔兹曼方法的基础上创新性地阐明了流动传热与化学反应耦合的协同机理，并对Xray-CT扫描重建的真实多孔颗粒的太阳能驱动耦合煅烧反应进行了预测。
（2）建立了太阳能驱动的单粒子堆，验证了耦合方法的正确性，并且得到掺杂Mn和Fe的碳酸钙粒子的太阳吸收效率比纯碳酸钙粒子高136.36%。
（3）利用时域有限差分法和蒙特卡罗射线追踪法得到了太阳吸收的能量分布。
3mm的碳酸钙颗粒在464.54KW/m²的能量通量下可以在100s内完全反应，反应速率可达6.33*10⁻⁷mol/s。
该模拟方法成功预测了煅烧时间、颗粒尺寸、形貌和太阳通量之间的相关性，同时有望解决复杂多孔结构中环境变量、表观材料性质和反应输运的耦合问题，为整个光热转换和储能系统提供粒子尺度的研究思路。
国外热化学储热技术新进展太阳能的主要缺点是它的间歇性和不稳定性，因此可以使用热化学储热技术来保证电力的调度能力，而在热化学储热技术中最具前途的材料是氧化钴和氧化锰，但是这类粉状材料经过热循环之后会产生烧结而显著恶化材料的反应动力学，导致其稳定性和热循环中的储热量明显降低。
为了克服这些问题，西班牙替代能源合作中心的研究人员提出了针对Co-Ni混合氧化物(Co₂.₄Ni₀.₆O₄)的三种改进方案：第一种方法是在热化学材料Co₂.₄Ni₀.₆O₄中添加SiO₂纳米颗粒作为间隔层，避免其致密化并保持循环稳定性；第二种方法是高温煅烧Co₂.₄Ni₀.₆O₄，以加速材料的形态重新调整，目的是获得一种无需掺杂改性的稳定材料；第三种方法是将前两种方法结合起来，添加不同尺寸的SiO2颗粒并煅烧。
探究这三种改进方案对材料循环稳定性和动力学特性的影响。
对材料改进之后结合热物性实验热重分析和XRD分析可得，掺杂质量分数为0.5%、粒径为400nm的SiO₂纳米颗粒的Co-Ni混合氧化物(Co₂.₄Ni₀.₆O₄)材料的性能最佳，可以缓解材料的烧结现象并改善循环稳定性，SiO₂纳米颗粒的加入提高了材料的机械强度和还原温度，与不掺杂改性的材料相比，材料的形貌更加规则，如图所示，经过100次循环后SiO₂未与Co₂.₄Ni₀.₆O₄发生反应，且材料损耗小，20年仅损耗10%，在此基础上比较煅烧之后的材料可以发现，混合氧化物的额外煅烧对热化学材料的稳定性和反应速率都没有有益的影响，因此煅烧并不能有效提高材料的储热性能。
总而言之，该团队的研究工作证明在Co-Ni混合氧化物中掺杂SiO₂纳米颗粒可以有效改善材料的烧结情况，对于材料的反应动力学和循环稳定性都有相应提高，是颇具前途的未来高温热化学储热材料的可用材料之一。
图 扫描电镜图像(A-纯CoNiO、B-煅烧后纯CoNiO、C-掺杂SiO₂颗粒的CoNiO、D- 掺杂SiO₂颗粒并煅烧的CoNiO)，经过100次热处理后的SEM图像(A₁, B₁, C₁, D₁)和100次热处理后的粒径分布(A₂, B₂, C₂, D₂)行业展望与总结太阳能热化学储热技术的革新对未来太阳能热发电技术的发展至关重要，开发高温、高储热密度、长寿命、低成本的热化学储热系统可显著提升太阳能热发电的技术优势及竞争力。
太阳能热化学转化技术类型繁多，基于金属氧化物氧化还原反应的循环式和连续式转化技术是近年来的研究热点，有望未来实现清洁燃料制备和太阳能-化石燃料互补利用，但目前仍面临能量转化效率低等瓶颈问题，尚无法满足商业化要求。
总体而言，太阳能热化学储能属多学科交叉的前沿学科，我国整体研究仍处于实验室阶段，未来应围绕热化学储能材料开发、纳微界面传递-反应调控以及反应器优化设计等关键方向，继续深入开展基础研究，同时加强应用探索，不断推动热化学储能的技术进步，通过科技创新为我国能源结构变革提供重要支撑。
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