相變儲能材料

1、相變儲能材料相變儲能材料的研究摘要：相變儲能材料對于能源的開發(fā)和合理利用具有重要的意義，在太陽能利用及工 業(yè)余熱回收方面有顯著的優(yōu)點。綜述了固一固相變，固一液相變儲能材料的特性及應(yīng)用， 及它們的優(yōu)缺點。探討了這方面的發(fā)展方向，展望了儲能技術(shù)市場化應(yīng)用的前景。關(guān)鍵詞：相變材料 儲能 固一固相變 固一液相變引言：今年來，相變儲能材料成為了國內(nèi)外研究的熱點，相變儲能技術(shù)可以解決能量 問題，能提高能源的利用率。相變儲能材料是指在其物相的變化中可以從環(huán)境中吸收或放 出熱量，從而達到儲能和釋放能量的目的。利用此性質(zhì)，可以在太陽能，工業(yè)余熱，電力 的“移峰填谷”與民用的建筑及空調(diào)的節(jié)能領(lǐng)域制造出各種提高能源

2、利用率的設(shè)施。同時 由在相變的過程中，溫度的幾乎恒定，因此也可以用于調(diào)節(jié)周圍環(huán)境的溫度，并11可以 反復(fù)使用。由于相變材料的應(yīng)用十分廣泛，它已成為人們?nèi)找嬷匾暤男滦筒牧?。相變儲能材料根?jù)相變形式、相變過程主耍分為固一固相變、固一液相變儲能材料。 按相變溫度范圍分為高溫、中溫、低溫儲能材料。通常相變儲能材料是由多組分組成的， 包括主儲熱劑，變相點調(diào)整劑、防過冷劑、防相分離劑、相變促進劑等。固一固相變儲能材料目前開發(fā)的固一固相變儲能材料中，多元醇在實際應(yīng)用中較多。這類相變材料主要有 PE、PG、NPG等。低溫時他們具有高對稱的層狀體心結(jié)構(gòu)，同層分子以范徳華力連接，層 與層直接由一0H形成氫鍵連接，

3、當達到固一固相變時，將變?yōu)榈蛯ΨQ的面心結(jié)構(gòu)，同時氫 鍵會發(fā)生斷裂，分子發(fā)生由晶態(tài)變?yōu)闊o定形態(tài)的轉(zhuǎn)變，放出氫鍵的能量。若溫度繼續(xù)升高, 則轉(zhuǎn)化為液態(tài)，但是要發(fā)生固一液相變所須溫度很高，所以發(fā)生固一固相變厲仍溫度仍有 很高的上升幅度而不至丁發(fā)生固一液相變。所以在儲熱的過程中體積變化很小，對封裝的 技術(shù)要求不是很高，固一固相變的熱較大，大小與分子中含的輕基數(shù)目有關(guān)，分子中的疑 基數(shù)目越多，則相變過程中的熔變越大。兒種多元醇的相變溫度和相變熱見下表：表1名稱 PE PG NPG分子中輕基數(shù)目4 3 2相變溫度廠C188 81 43相變焰J/g323 193 131熔點廠C 260 198 126多元醇

4、的相變溫度較大，所以限制了其使用性，只有增大相變穩(wěn)定范圍，滿足各種情 況下對儲熱溫度的要求才能讓其有是用性。為了達到這個要求可以將多元醇的兩種或三種 按不同比例混合，調(diào)節(jié)相變溫度。不同種類和不同比例的多元醇的混合體系其相變溫度和 熔變有較大變化，其中加入TMP所形成的PE-TMP體系最為好。多元醇二元體系的轉(zhuǎn)變溫度和轉(zhuǎn)變焙見下表：表2組分 PE PE-TM PE-NGPPE% 100 50 25 50PE-PE50 72相變溫度。C188 48 119 169 123 149相變焰KJ/mol36.8 125.4 5. 56 10. 17 22.3 28.8多元醇相變材料有使用壽命長、相變?nèi)鄞?/p>

5、、無液相產(chǎn)生、體積變化小等優(yōu)點。固一液相變儲能材料目前固一液相變儲能材料比固一固相變儲能材料更成熟，主要有無機水合鹽和有機物。 無機儲能材料無機水和鹽有較大的溶解熱和固定的熔點，是低中溫相變中的重要材料，主要有結(jié)晶 水和鹽、熔融鹽、金屬和金屬合金等。使用較多的主要有堿及堿土金屬鹵化物、硝酸鹽、 硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、醋酸鹽等。但是這類材料易出現(xiàn)“相分離”和“過冷”的現(xiàn)象?！跋喾蛛x”現(xiàn)象是指多次反復(fù)使用后，材料中的鹽和水分離，有部分鹽步溶結(jié)晶水而沉 在底部，形成分離現(xiàn)象，導(dǎo)致儲能能力下降，縮短了使用周期。如果加入増稠劑和晶體結(jié) 構(gòu)改變劑后就能解決該問題。“過冷”現(xiàn)象是指物質(zhì)到達冷凝點并不結(jié)晶而

6、是耍到冷凝點 一下才會發(fā)生，這樣會導(dǎo)致相變溫度發(fā)生變化。要防止“過冷”現(xiàn)象常選用過冷傾向、熔 點比相變材料略高、組成與性質(zhì)接近相變材料的化合物。常用無機水和鹽相變材料見下表：表4相變材料硫酸鈉熔點/C 32.4熔解熱J/g 250. 8防過冷劑硼砂防相分離劑高吸水樹脂十二烷基苯碩酸鈉醋酸鈉58.2250.8Zn(OAc)2 Pb (OAc) 2氯化鈣29180BaS CaS04磷酸氫二鈉35205硼砂、石墨明膠、樹膠陰離子表面活性劑二氧化硅、膨潤土、聚乙烯醇聚丙烯酰胺為了適合應(yīng)用要求，需加入柔軟劑如硅酸鈉、廿油等：為調(diào)節(jié)相變溫度可以釆用混合相變材料。有機儲能材料有機相變儲能材料常有高級脂肪燒類

7、、醇類、芳香燒類、多輕基碳酸類等。另有高分 子類、聚烯燒類、聚烯醇類、聚烯酸類。其中典型的有尿素、CFC、PE、PEG、PMA、PA等。一般說來同系有機物的相變溫度和相變焙會隨著碳鏈的增加而增大，這樣就可以得到 具有一系列的相變溫度儲能材料，但是隨著碳鏈的増加，溫度的變化值會逐漸減小。由于 高分子化合物類的相變材料是具有不同分子量的混合物組成的，并11由于分子鏈較長，結(jié) 晶并不完全，因此它的相變過程有個熔融溫度范圍。有機相變儲能材料有固體成型好、不易發(fā)生“相分離”和”過冷”的現(xiàn)象，腐蝕性小、 性能穩(wěn)定等優(yōu)點。目前，為了克服固一液相變儲能材料流動性的缺點，出先了很多形狀穩(wěn)定的固一液相 變材料。即

8、在相變過程中，外形可以保持固態(tài)，而不流動。這類材料主要是在有機物中加 入高分子樹脂類，如聚乙烯、聚苯乙烯等。結(jié)論及展望：如果在水泥中加入這些材料，這樣的水凝就能在建筑中有很大的前景，因為它可以合 理的利用太陽能，在外面溫度高的時候可以將能量儲存起來，到溫度低的夜晚將能量釋放, 保證室內(nèi)的溫度穩(wěn)定，使室內(nèi)更加舒適，同時可以減少空調(diào)的使用，減少大氣污染。但是 如何保證材料能夠長期使用是一個很重耍的問題包括循環(huán)使用過程中的性能退化問題，相 變材料從機體中泄漏等。如果能夠合理解決，這種水泥在市場上會有酒嶠木赫令力。隨著人們生活水平的提高，人們對周圍環(huán)境的要求也會越來越高，對環(huán)境保護、節(jié)約 能源、減少污

9、染的要求也會逐漸提高，多以對儲能技術(shù)的需要也會更強烈。這樣必然會是 儲能技術(shù)更快的發(fā)展。因此，在不久的將來，儲能材料會有很大的市場，會獲得更為廣泛 的應(yīng)用。參考文獻：1薛平，李建立，孫國林，韓晉民儲能調(diào)溫新型材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用研究.材 料導(dǎo)報，2021年5月5期2馬烽，王曉燕，程立媛.癸酸-月桂酸/膨脹石墨相變儲能材料的制備及性能研 究.功能材料報，2021年S1期3楊玉山，董發(fā)勤，廿四洋.相變儲能混凝土的研究.功能材料報，2021年2期4施韜，孫偉，王倩楠潛熱儲能石膏基建筑材料的制備及其儲（放）熱行為研究功 能材料報，2021年6月34期3馬寶國，塞守衛(wèi)，金磊，張琴.無機/相變定型儲能材料

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