呂錫民
近年來，儲冷水合物得到廣泛的研究，在能源的宏觀調控中起著重要的作用。本文綜述儲冷水合物的多樣性和可變性。儲冷水合物的類型體現多樣性，其中包括烷烴水合物、氟利昂水合物、CO2水合物、水溶性有機水合物和混合水合物。在混合水合物中，混合媒介物中的不同成分在水合物形成過程中扮演著不同的角色。可變性反映在外部環境（環境相容性：臭氧消耗潛能和全球變暖潛能）的差異以及水合物成核的多種強化方法上。本文總結具有不同儲冷水合物的運行特性和應用優勢，並從應用的角度對儲冷水合物進行全面的討論。
一、前言
專家認為，能源和環境已成人類最具挑戰性的兩大議題。儲冷(Cold Storage)提供時空環境調節、加強能源合理管理和利用效率、控制污染物排出以及成功轉移負荷，在節約能源方面扮演關鍵性角色。儲冷媒介物的內部機制和宏觀部署正在逐漸滿足人們日常能源需求。但是，儲冷技術的開發時程較早。
從全球的角度來看，美國從1970年代初開始就儲冷應用進行研究。這項研究主要適用於冷卻時間短的地方，例如教堂、劇院和奶製品廠。日本在1980年代使用儲冷技術來大幅改善其電力供應。韓國通過一項立法，規定3,000平方公尺以上的公共建築必須使用儲冷空調系統。當前，由於國家政策的缺陷，許多國家面臨著電力利用不平衡與能源消耗增加的局面。特別是在夏季，空調電力需求導致白天用電量高峰，並占總用電量的25–30％。由於空調功率負荷的逐年增加，能源的宏觀控制更加複雜。因此，制定分時定價政策以緩解與電源相關的壓力。在中國，2018年的調查數據顯示，在16個地區的工商業中，分時電價的平均電價差為0.80元/千瓦時，最大電價差為1.15元/千瓦時。峰谷電價差越大，儲能越經濟。可以採用電源端峰值調整和用戶端峰值調整來運用峰谷功率差，並創造更多的經濟價值。在這種情況下，儲冷是調整用戶端峰值的重要方法之一。工作媒介物是影響儲冷系統效率的重要因素。根據儲冷媒介物的不同，儲冷技術可分
表一、不同儲冷媒介物的性能和經濟特質
為水儲冷、冰儲冷、共晶鹽儲冷和水合物儲冷。與傳統儲冷媒介物（冰、水和共晶鹽）相比，水合物儲冷具有更好的經濟性，因此更適合應用。表一顯示不同儲冷媒介物的經濟特徵。特別地，氣體水合物表現出高的冷存儲密度和高的熱傳遞效率以及低成本，並且可以在相對高溫的區域中冷存儲。所有這些特徵證明水合物具有更高的儲冷效率。水合物儲冷技術在成本和運行效率方面更有前途。水合物是冰狀的籠子晶體，由客體分子和宿主水分子在一定溫度和壓力下形成。水合物的結構主要取決於客體分子的大小。水合物的籠子分為三個主要結構：結構I（sI）、結構II（sII）和結構H（sH）。sI和sII是立方的，而sH是六角形的。作為獨特的相變材料，水合物具有許多應用，例如二氧化碳捕獲和分離、近沸點水合物的分離、氫氣/氣體存儲、海水淡化以及製冷和空調---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。