随着人口增长和经济发展，全球对能源的需求持续增长，加剧了全球气候平均状态随时间的变化危机。减少二氧化碳排放已成为全世界人民的共识，世界各国积极推广和开发太阳能、风能和水力发电等可再次生产的能源。通过鼓励可再次生产的能源的利用和降低对化石燃料的依赖，减少温室气体排放。储能作为可再次生产的能源大规模利用的瓶颈问题，开发低成本、高密度、跨季度的贮能技术受到科学界和工业界共同关注。

  钠是元素周期表中的第11种元素，在地球上储量丰富，地壳中的储量高达2.64%。钠通过电解NaCl或NaOH来制备的，调节电流密度、电解时间和电解条件等参数，能控制金属钠的产率和纯度。氢氧化钠是工业上的基础性原料，约4%的电力用于制备这种化学品。因此，通过电解法制备金属钠技术成熟，来源广泛。

  钠与水发生置换反应会释放大量热量并产生氢气。每吨钠与水反应可产生至少6.08×10^9 J的能量，并释放1/23吨氢气（相当42 kg/m³的储氢密度）。单位体积单位体积内的包含的能量远高于贮氢、电池、机械能、势能等贮能方式。钠的单位体积内的包含的能量相当于20倍高压贮氢的能量密度。

  尽管钠具有强还原性，但是它在干燥的空气中仍旧能安全、长久地存下来。原因主要在于钠与氧反应产生氧化钠的保护层，阻止内部钠的进一步反应，如图1（a）所示。

  图1 (a)钠保存在密封玻璃瓶中（1周）,(b)熔融的金属钠, ,(c) 钠在水蒸汽中燃烧

  甚至钠在高温下受热软化，也不容易燃烧。如图1（b）所示，用镊子拔开熔融的钠球，其暴露的表面会迅速氧化，而不会继续发生氧化反应。

  因此，可以将钠块放置在干燥、密闭的容器中以固体形式跨季节、大规模存放。钠贮存成本低、安全性高，在可持续能源供应方面具有非常明显优势。

  金属钠对水分高度敏感。钠与水的反应剧烈且难以控制，产生氢氧化钠会破坏其保护层。释放的热量使水从液相转化为气相，体积膨胀760倍而增大了危险性。例如，将金属钠投入水中，钠在浸入水中时迅速熔化，先产生大量白雾，然后产生火焰，最后发生爆炸，熔融的钠珠飞溅出来。

  钠还可以自发地与水蒸汽反应，发出明亮的红光，如图1(c)所示。利用这一特性，可以让钠在水蒸汽中燃烧，释放能量。类似于煤油在空气下的燃烧，控制钠和水蒸汽的浓度就能控制燃烧速率。

  图3是钠在水蒸汽中的燃烧装置。钠和水（高温下水转变为蒸汽）在氢气保护下燃烧，生成氢气和氢氧化钠。经冷却净化的氢气由反应器顶端收集，氢氧化钠沉降到反应器的底部，能加入少量的水使其转化为氢氧化钠溶液，收集起来。

  与燃煤锅炉相比，钠水燃烧装置具有几个明显的优势。首先，钠和水反应速度快，使得装置能快速启动和关闭。其次，钠在水蒸气中的燃烧的温度高，能量释放效率好。再次，反应物为钠和水，产物为氢氧化钠和氢气，不产生二氧化碳或其他废料。最后，燃烧装置的结构相对比较简单，占地面积小，以此来降低了生产和运行成本，满足多种场景下的能源需求。

  如图4所示，太阳能先转化为电力，然后再用来生产金属钠，钠又储存或运输，在需要能源的地方快速地释放以满足能源需求。该工艺中产生的氢气和NaOH都是工业中常用的基础化学品，进一步利用还可提升能源、物质利用效率，降低贮存和传送成本。

  这种方法克服了可再次生产的能源大规模开发的瓶颈问题，使可再次生产的能源安全稳定地融入电网，确保电力供应的连续性和可靠性。钠贮能或将破解可再次生产的能源利用的瓶颈问题，替代传统的化石能源，改变世界能源结构。