材料工程進展

1、相變儲熱材料的研究進展主講人：1研究目的和意義1.儲熱材料的分類方式2.儲熱材料的選擇和制備3.儲熱材料的應用前景4.目錄2 （一）目的和意義 當今社會能源短缺及環(huán)境污染成為我們所面臨的重要難題。開發(fā)利用可再生能源對節(jié)能和環(huán)保具有重要的現(xiàn)實意義。發(fā)展熱能存儲技術尤為重要，熱能存儲就是把通過一定的方式把占時應用不到應用不完的多余的熱和廢熱存儲起來，適時還可以另作他用。該技術在太陽能的利用、電力的“移峰填谷”、氣廢熱和余熱的回收利用、工業(yè)與民用建筑和空調的節(jié)能等領域具有廣泛的應用前景， 目前已成為世界范圍內的研究熱點。3相變儲熱材料(在發(fā)生相態(tài)變化時，可以吸收環(huán)境的熱(冷)量，并在需要時放出熱(冷

2、)量，從而達到控制周圍環(huán)境溫度的目的，是常用于緩解能量供求雙方在時間、強度及地點上不匹配的有效方式。相變材料作為儲能載體，可緩解能源緊張的難題，已被廣泛應用于太陽能、廢熱、廢冷等節(jié)能領域中。4（二）相變儲熱材料的分類（1）根據相變形式固-固相變固-液相變固-氣相變液-氣相變固-固相變、固-液相變是研究和實際中采用較多的相變類型，而固-氣相變、液-氣相變由于相變過程中大量氣體的存在，使材料體積變化較大，難以實際應用5（2）根據材料的化學成分無機相變儲熱材料：主要有包括結晶水合鹽、熔融鹽等無機物 優(yōu)點：潛熱高、儲熱密度大、熔點穩(wěn)定、導熱性能良好、無毒性、價格低廉有機相變儲熱材料：典型的有石蠟、酯酸

3、類等 優(yōu)點：潛熱大、固體成型好、不易發(fā)生過冷和相分離、腐蝕性較小。復合相變儲熱材料：利用網絡狀物質為基質，作為相變材料的物質嵌在網絡結構基質中，通過相變吸收或釋放能量金屬相變儲熱材料：主要為金屬及合金的相變儲熱材料6（3）根據使用溫度范圍中溫相變儲熱材料低溫相變儲熱材料高溫相變儲熱材料。一般使用溫度高于100的相變儲熱材料稱為高溫相變儲熱材料。以熔融鹽、氧化物和金屬及其合金為主。使用溫度低于100為中、低溫相變儲熱材料，這類相變材料以水合鹽、石蠟類、脂酸類為主。7（三）相變儲熱材料的選擇（1）合適相變溫度；（2）較大的相變潛熱；（3）合適的導熱性能；（4）性能穩(wěn)定，可反復使用而不發(fā)生熔析和副反

4、應；（5）相變的可逆性，過冷度要盡量?。唬?）符合綠色化學要求:無毒、無腐蝕、無污染；（7）使用安全、不易燃。易爆或氧化；（8）蒸汽壓要低使之不易揮發(fā)損失；（9）材料密度較大，從而確保單位體積儲熱密度較大；（10）體積膨脹較小；（11）成本低廉，原料易得。8（四）制備方法基體材料封裝相變材料法；基體和相變材料熔融共混法；混合燒結法9（五）相變儲能材料應用前景（1）在太陽能方面的應用 達地球表面的太陽輻射表現(xiàn)出稀薄性、間斷性和不穩(wěn)定性等特點。為了保證供熱或供電裝置的穩(wěn)定運行，利用相變儲能裝置，在能量富裕時儲能，在能量不足時釋能。（2）工業(yè)余熱利用 在冶金、玻璃、水泥、陶瓷等部門都有大量的各式高溫窯爐，它們的能耗非常大，節(jié)能的重點是回收煙氣余熱。如果改用相變儲熱系統(tǒng)，則儲熱設備體積可減小30 50 ，同時可節(jié)能15 45 ，還可以起到穩(wěn)定運行的作用。10（3）在建筑方面的應用 相變儲能建筑材料可有效利用太陽能來蓄熱，使建筑物室內和室外之間的熱流波動幅度減弱，從而降低室內的溫度波動，提高舒適度，以及節(jié)約能耗。（4） 相變儲熱材料在其他領域的應用前景 化學電池中含有大量的重金屬，電池廢