相變儲能材料課件

相變儲能材料材料學(xué)院鄒美帥相變儲能材料材料學(xué)院相變儲能技術(shù)當(dāng)今能源已經(jīng)從主要依賴化石燃料緩慢而穩(wěn)步地向著能源多元化的方向發(fā)展，特別是自然能源的擴大利用。儲能：又稱蓄能，是指使能量轉(zhuǎn)化為在自然條件比較穩(wěn)定的存在形態(tài)的過程。儲存形態(tài)：機械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能、風(fēng)能儲存、水能儲存。無論在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，能量儲存非常重要。近年來能源科學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域中十分活躍的前沿研究方向。相變儲能技術(shù)當(dāng)今能源已經(jīng)從相變儲能技術(shù)儲能技術(shù)有廣泛的用途：（1）防止能量品質(zhì)的自動惡化；（2）改善能源轉(zhuǎn)換過程的性能；（3）方便經(jīng)濟的使用能量；（4）降低污染、保護(hù)環(huán)境。儲能技術(shù)中應(yīng)用最廣是：

（1）電能儲存；（2）太陽能儲存；（3）余熱的儲存儲能系統(tǒng)本身并不節(jié)約能源，能夠提高能源利用體系的效率，促進(jìn)新能源如太陽能和風(fēng)能的發(fā)展相變儲能技術(shù)儲能技術(shù)相變材料相變儲能技術(shù)是以相變儲能材料為基礎(chǔ)的高新技術(shù);相變材料屬于能源材料的范疇;是指能在特定溫度(相變溫度)下發(fā)生物相變化的材料，材料的分子排列在有序與無序之間迅速轉(zhuǎn)變，同時伴隨著吸收或釋放熱能的現(xiàn)象來儲存或放出熱量，進(jìn)而調(diào)整、控制工作源或材料周圍環(huán)境溫度，以實現(xiàn)其特定的應(yīng)用功能。相變儲能具有儲能密度高、體積小巧、溫度近似恒定、節(jié)能效果顯著、相變溫度適宜、易于控制等優(yōu)點。相變材料相變儲能技術(shù)是2相變儲能材料相變儲能材料的分類常見的方式主要有兩類：（1）按相變儲能材料的科學(xué)屬性分類，分為:

無機類、有機類和復(fù)合類。（2）按材料的相變行為或相變性質(zhì)分類。分為:

固一液相變、固一固相變、固一氣相變和液一氣相變儲能材料。

本章主要討論固-液相變和固-固相變材料2相變儲能材料相變儲能

2.1固一液相變儲能材料

固一液相變儲能材料是研究相對成熟的一類相變儲能材料。其原理：固一液相變儲能材料在溫度高于材料的相變溫度時，吸收熱量，物相由固態(tài)變成液態(tài)；當(dāng)溫度下降至低于相變溫度時，物相由液態(tài)變成固態(tài)，放出熱量。

2.1固一液相變儲能材料

固一液相變儲能材料是研究相對成固-液相變儲能材料該過程為可逆過程此類相變儲能材料：成本低、相變潛熱大、相變溫度范圍較寬等優(yōu)點。目前國內(nèi)外研制的固一液相變儲能材料主要包括無機類和有機類兩種固-液相變儲能材料該過程為可逆過固-液相變儲能材料-無機類無機相變儲能材料包括結(jié)晶水合鹽、熔融鹽、金屬合金和其他無機物。應(yīng)用最廣泛的是結(jié)晶水合鹽。其可供選擇的熔點范圍較寬，從幾攝氏度到一百多攝氏度，是中溫相變儲能材料中最重要的一類。使用較多的主要是堿及堿土金屬的鹵化物、硝酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽及醋酸鹽等。固-液相變儲能材料-無機類無機相變儲能固-液相變儲能材料-有機類這類相變儲能材料常用的有石蠟、烷烴、脂肪酸或鹽類、醇類等高分子類有聚烯烴類、聚多元醇類、聚烯醇類、以及其他的一些高分子。其中典型的有尿素、硬脂酸、CnH2n+2、CnH2n、聚乙二醇等。有機相變儲能材料復(fù)合形成二元或多元相變儲能材料。固-液相變儲能材料-有機類這類相變儲能材料常用的有石蠟、烷2.1固一液相變儲能材料固一液相變儲能材料是目前應(yīng)用最為廣泛的相變儲能材料:(1)較小的溫度范圍內(nèi)發(fā)生相變;(2)潛熱也比較大;(3)體積變化相對較小，相變過程中有液相產(chǎn)生，具有一定的流動性，因此必須有容器盛裝且容器必須密封，以防止泄漏、腐蝕或污染環(huán)境,很大程度上束縛了固一液相變儲能材料在實際中的應(yīng)用。2.1固一液相變儲能材料固一液相變儲能材料是目前應(yīng)用最為廣

2.2固一固相變儲能材料

固一固相變儲能材料

相變發(fā)生前后材料的晶體結(jié)構(gòu)從一種結(jié)晶形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N結(jié)晶形式從而吸收或釋放熱量。相變過程中無液相產(chǎn)生，相變前后體積變化小，無毒、無腐蝕，對容器的材料和制作技術(shù)要求不高，過冷度小，使用壽命長，是一類很有應(yīng)用前景的儲能材料。目前研究的固一固相變儲能材料主要有無機鹽類、多元醇類和交聯(lián)高密度聚乙烯。

2.2固一固相變儲能材料

固一固相變儲能材料

2.2固一固相變儲能材料

l)無機鹽類該類相變儲能材料主要是的相變溫度較高利用固體狀態(tài)下不同種晶型的轉(zhuǎn)變進(jìn)行吸熱和放熱，通常他們，適用于高溫范圍內(nèi)的儲能和控溫。目前實際應(yīng)用的主要是層狀鈣鈦礦、Li2SO4、KHF2等物質(zhì)。

2.2固一固相變儲能材料

l)無機鹽類

2.2固一固相變儲能材料

2)多元醇類一種新型理想的太陽能儲能材料，日益受到重視。多元醇類相變儲能材料主要有：季戊四醇(PE)、新戊二醇(NPG)、2一氨基一2一甲基一1，3一丙二醇(AMP)、三羥甲基乙烷、三羥甲基氨基甲烷等，該類相變儲能材料的相變溫度較高，適合于中、高溫的儲能應(yīng)用。

2.2固一固相變儲能材料

2)多元醇類2.2固一固相變儲能材料3)交聯(lián)高密度聚乙烯高密度聚乙烯的熔點一般都在125℃以上，但通常在100℃以上使用時會軟化。經(jīng)過輻射交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)之后，其軟化點可提高到150℃以上。這種材料的使用壽命長、性能穩(wěn)定、無過冷和層析現(xiàn)象、力學(xué)性能較好、便于加工成形，是真正意義上的固一固相變儲能材料，具有較大的應(yīng)用價值。2.2固一固相變儲能材料3)交聯(lián)高密度聚乙烯3儲能材料的遴選原則高儲能密度相變溫度相變過程導(dǎo)熱性穩(wěn)定性密度壓力化學(xué)性能體積變化過冷度3儲能材料的遴選原則高儲能密度

相變儲能材料的應(yīng)用相變儲能材料的應(yīng)用相變材料的應(yīng)用在太陽能供暖系統(tǒng)上的應(yīng)用在工業(yè)加熱過程的應(yīng)用在紡織行業(yè)的應(yīng)用在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用相變材料的應(yīng)用在太陽能供暖系統(tǒng)上的應(yīng)用7未來相變材料的研究方向研制出系列相變溫度的固-固相變材料改善相變材料的導(dǎo)熱性能和相變速