相变温度可调的无机混盐体系相变储能材料(材料科学基础)
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相变储能材料
上海大学2011-2012学年 秋 季学期研究生课程考试小论文课程名称：先进功能材料 课程编号： 102004812论文题目：相变储能材料综述 成绩： __________________ 任课教师： ________________________________ 评阅日期： __________研究生姓名： 魏敏 _______________ 论文评语： 学号：11721590相变储能材料综述魏敏上海大学 材料科学与工程学院摘要: 相变储能材料就是将暂时不用的能量储存起来，到需要时再释放， 从而缓解能量需求的矛盾， 节约能 源。
本文概述了相变储能的原理、种类和特点、制备方法、性能要求以及在建筑中应用，并指出当前应用 相变储能材料存在的问题以及新的发展方向。
关键词： 相变材料；储能；建筑；节能；引言近年来， 当今社会能源短缺及环境污染成为我们所面临的重要难题。
开发利用可再生能 源对节能和环保具有重要的现实意义。
开发新能源提高能源利用率已成为工业发展的重要课 题。
因此，相变储能材料（ phase change material ）成为国内外能源利用和材料科学方面 的研究热点。
相变储能技术可以解决能量供求在时间和空间上不匹配矛盾， 也就是可以在能 量多时可以储能， 在需要时释放出来， 从而提高能源利用率。
一些发达国家在推广应用相对 比较成熟的储能技术和储能材料， 以期待不断提高技术性、 经济性和可靠性。
我国也在这方 面进行了积极的研究 [1-3] 。
相变储能材料介绍相变储能原理相变储能材料是指在其物相变化过程中， （冷） 量，从而达到能量储存和释放的目的。
率的设施， 同时由于其相变温度近似恒定， 次重复使用。
作为为相变材料一般须满足以下要求 组分材料不易挥发和分解；对多组分材料 无毒、无腐蚀、不易燃易爆 , 且价格低廉； 不同状态间转化时 , 材料体积变化要小 [1]可以从环境中吸收热 （冷） 量或向环境放出热 利用此特性不仅可以制造出各种提高能源利用 可以用来调整控制周围环境的温度， 并且可以多: 储能密度大；能源的转换效率高；稳定性好；单 , 则要求各组分间结合牢固； 不会发生离析现象； 导热系数大 , 以便能量可以及时地储存或取出；相变储能材料的分类相变储能材料的种类繁多，根据不同划分方法可以分成不同的类别。
无机相变储热材料
无机相变储热材料的探究赵程程武汉大学化学与分子科学学院 2010级化类一班摘要：介绍Na2SO4·10H20用作相变材料的储能特性，综述了针对Na2SO4·10H20过冷和相分离现象的解决方法以及Na2S04·lOH20某些共晶盐的研究。
关键词：相变材料、十水硫酸钠、共晶盐、过冷相分离引言：Na2S04·10H20是一种典型的无机水合盐相变储能材料。
它属于低温储热材料，有较高的潜热(254kJ／kg)和良好的导热性能、化学稳定性好、无毒、价格低廉，是许多化工产品的副产品，来源广，因合适的相变温度，能用于贮存太阳能、各种工业和生活废热，与其它无机盐(如NaCI)形成的低共熔盐的相变温度可控制在20～30"C范围内。
因此Na2S04·10H20以其优越的性能，成为很具吸引力的储热材料。
实验原理：1.Na2S04·10H20的相变储热循环过程为：Na2S04·10H20(S)+饱和溶液=Na2SO4·10H2O（l）2.过冷：即液相的水溶液温度降低到其凝固点以下仍不发生凝固。
这样就使释热温度发生变动。
在其储热后由结晶态变为液态时，因过冷不结晶就不能释放出所储存的潜热，而且由于过冷，液体随温度降低粘度不断增加，阻碍了分子进行定向排列运动，从而使其在过冷程度很大时形成非晶态物质，相应减小相变潜热。
3.相分离：即指结晶水合盐在使用过程中的析出现象。
当(AB·mH20)型无机盐水合物受热时，通常会转变成含有较少摩尔水的另一类型AB·pH20的无机水合盐，而AB·pH20会部分或全部溶解于剩余的水中。
加热过程中，一些盐水混合物逐渐地变成无水盐，并可全部或部分溶解于水(结晶水)。
若盐的溶解度很高，则可以全部溶解，但如果盐的溶解度不高，即使加热到熔点以上，有些盐仍处在非溶解状态，此时残留的固态盐因密度大沉到容器底部而出现固液相分离。
无机水合盐相变材料
无机水合盐相变材料无机水合盐是一种特殊的物质，它在特定的条件下可以发生相变。
相变是物质从一种状态转变为另一种状态的过程，无机水合盐的相变与水分子的结合和解离有关。
本文将介绍无机水合盐的相变原理、应用以及未来的发展前景。
一、相变原理无机水合盐的相变是由于水分子与盐中的阳离子和阴离子结合形成水合物，或者水合物中的水分子与盐离子解离而引起的。
在相变过程中，水分子与盐离子之间的作用力发生改变，从而导致物质的性质发生变化。
在无机水合盐的相变过程中，水分子的结合和解离是关键。
当无机水合盐与水接触时，水分子与盐离子之间发生氢键作用，形成水合物。
水合盐的结构中包含了结晶水分子，这些水分子与盐离子之间通过氢键相互连接，稳定了水合物的结构。
当温度或压力发生变化时，水合物中的水分子可能会解离，或者新的水分子可能会结合，从而导致水合盐的相变。
二、应用领域无机水合盐的相变具有广泛的应用前景。
其中一个重要的应用领域是储能技术。
无机水合盐可以在相变过程中吸收或释放大量的热量，因此被广泛应用于储能系统中。
例如，无机水合盐可以用作蓄热材料，将多余的热量储存起来，在需要时释放热量，提供供暖或热水的能源。
无机水合盐的相变还可以用于温度控制和调节。
由于无机水合盐在特定温度范围内发生相变，可以根据需要设计和制造具有特定温度控制功能的材料。
这些材料可以广泛应用于制冷、恒温设备等领域，提供精确的温度控制。
三、发展前景无机水合盐的相变材料在能源储存和温度控制领域具有巨大的潜力。
随着可再生能源的快速发展，储能技术的需求也越来越大。
无机水合盐的相变储能系统具有高能量密度、长寿命和环保等优势，可以有效解决能源供应和需求之间的不匹配问题。
在温度控制领域，无机水合盐的相变材料可以提供更加精确和稳定的温度控制，为各种设备和系统提供更高效、节能的解决方案。
同时，随着材料科学和工程技术的不断进步，无机水合盐的相变材料将会得到更多的研究和应用，其性能和应用范围也将不断扩大。
相变温度可调的无机混盐体系相变储能材料(材料科学基础)
Journal of Materials Science &Engineering
相变温度可调的无机混 盐体系相变储能材料
主讲人：材料133
1·摘要 2· 引言 3· 实验
3·1 原料 3·2 材料的制备 3·3 表征分析
3·3·1 T-history方法 3·3·2 差示扫描量热法 4· 结果与讨论
5 结论
１．硼砂的加入有利于CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系在冷却过程 中的成核结晶过程，但过多的硼砂会使相变温度升高。 ２．随CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系中MgCl2· 6H2O和H2O含量的 增加，相变材料的相变温度以及相变焓都会有一定程度的降 低。 ３．制备的相变材料能够在２５℃左右熔解完全，并且改变 混盐体系的组成可使材料凝固温度在１０℃～２０℃范围内 调节。 ４．该方法制备得到的相变材料在相变过程中无相分离现象， 并且成核剂（硼砂）的混入能够在一定程度上降低材料的过 冷度，可以作为低温相变储能材料应用于温室大棚的节能、 夜间保温等领域。Biblioteka 4· 3混盐体系的相变过程形态
相变材料在相变过程中的形态将影响材料的相变性能，如果出现相分离，将会 对材料的储能效率形成影响，不利于实际应用。我们发现CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系 在相变过程中没有出现相分离，图７为CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系（2-1.0）在加热过 程中的相变过程照片。在40℃恒温水浴的加热过程中，材料随着温度的升高而发生 熔解，并且最终熔解完全，避免了相分离现象。 在材料相变性能参数测定过程中我们发现随着CaCl2含量的增加，材料的熔解温 度会升高，如体系（4-1.0）的熔解温度在24℃～26℃之间。为了考察各体系在常温 （25℃）条件下的熔解程度，我们将各体系材料在凝固之后置于室温（23℃～25℃） 下观察。图８为各体系在室温下熔解4小时后的照片，发现放置4小时后，体系（11.0）和（2-1.0）能够在此温度条件下完全熔解，而体系（3-1.0）和（4-1.0）部分熔 解。
相变温度可调的无机混 盐体系相变储能材料
主讲人：材料133
1·摘要 2· 引言 3· 实验
3·1 原料 3·2 材料的制备 3·3 表征分析
3·3·1 T-history方法 3·3·2 差示扫描量热法 4· 结果与讨论
5 结论
１．硼砂的加入有利于CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系在冷却过程 中的成核结晶过程，但过多的硼砂会使相变温度升高。 ２．随CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系中MgCl2· 6H2O和H2O含量的 增加，相变材料的相变温度以及相变焓都会有一定程度的降 低。 ３．制备的相变材料能够在２５℃左右熔解完全，并且改变 混盐体系的组成可使材料凝固温度在１０℃～２０℃范围内 调节。 ４．该方法制备得到的相变材料在相变过程中无相分离现象， 并且成核剂（硼砂）的混入能够在一定程度上降低材料的过 冷度，可以作为低温相变储能材料应用于温室大棚的节能、 夜间保温等领域。Biblioteka 4· 3混盐体系的相变过程形态
相变材料在相变过程中的形态将影响材料的相变性能，如果出现相分离，将会 对材料的储能效率形成影响，不利于实际应用。我们发现CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系 在相变过程中没有出现相分离，图７为CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系（2-1.0）在加热过 程中的相变过程照片。在40℃恒温水浴的加热过程中，材料随着温度的升高而发生 熔解，并且最终熔解完全，避免了相分离现象。 在材料相变性能参数测定过程中我们发现随着CaCl2含量的增加，材料的熔解温 度会升高，如体系（4-1.0）的熔解温度在24℃～26℃之间。为了考察各体系在常温 （25℃）条件下的熔解程度，我们将各体系材料在凝固之后置于室温（23℃～25℃） 下观察。图８为各体系在室温下熔解4小时后的照片，发现放置4小时后，体系（11.0）和（2-1.0）能够在此温度条件下完全熔解，而体系（3-1.0）和（4-1.0）部分熔 解。
相变储能材料的研究及应用
相变储能材料的研究及应用随着科技的发展，科学家们不断地探索新的材料，以实现更好的性能和应用。
其中，相变储能材料备受关注。
相变储能材料因其具有的高能量密度、快速响应速度和长寿命等优点已经应用于很多领域，例如节能、环保、信息存储等。
本文将介绍相变储能材料的研究过程和应用前景，并探讨未来的发展方向。
一、相变储能材料的研究相变储能材料包括有机和无机两种类型。
其中，无机相变储能材料主要有氧化物、硫化物、氮化物、硼化物、碳化物等。
这些材料的相变点在220K至1500K之间，具有高储能密度和良好的热稳定性。
有机相变储能材料则由聚合物、柔性电路和聚合物薄膜等构成。
这些材料的相变点在240K至400K之间，具有良好的复原性和可调节性。
相比之下，无机相变储能材料具有更高的储能密度和漫长的使用寿命。
相变储能材料的研究主要集中在相变现象的探讨和储能机制的研究上。
其中，相变现象是指在温度或压力变化下物质的相态发生改变的现象。
而储能机制则是指相变储能材料吸收或释放热时，储存或释放储能的机制。
储能机制的研究有助于深入了解相变储能材料的性能，并推进材料的优化。
二、相变储能材料的应用相变储能材料在节能、环保和信息储存等领域具有广泛的应用。
以下是相变储能材料的应用情况：1.太阳热能储存：相变储能材料可以吸收太阳能并将其储存起来，然后在需要时释放储存的热能以供电力或热水使用。
2.智能窗帘：采用相变储能材料制成的智能窗帘，可以根据室内温度自动调节百叶的倾角，使室内温度保持恒定。
3.电缆保护：相变储能材料可以制成电缆保护材料，能够有效防止电缆在高温条件下出现过热现象。
4.信息存储：相变储能材料在信息存储方面也具有潜力，可用于高速数据读写、容量更大的硬盘和移动储存设备。
三、未来的发展方向相变储能材料是一个非常有前途的领域，但仍面临一些挑战。
例如，相变储能材料的热稳定性和能量密度等需要进一步提高。
目前，一些研究机构已经投入研究力量，以推进相变储能材料的性能和应用。
相变储能材料的制备与应用
相变储能材料的制备与应用相变储能材料的制备主要有两种方法：物理法和化学法。
物理法主要是通过改变材料的物理结构来实现相变储能。
例如，利用相变材料的晶体结构变化来储存和释放热能。
化学法主要是通过特定的化学反应来实现相变储能。
例如，利用一些物质在反应过程中吸热或放热来实现能量的储存和释放。
在制备过程中，选择合适的相变储能材料是关键。
常见的相变储能材料包括有机相变材料和无机相变材料。
有机相变材料主要是通过有机化合物的相变来实现储能。
例如，蜡状物质可在适当温度下由固体向液体相变，释放大量的热能。
无机相变材料主要是利用一些无机化合物或盐类的相变来实现储能。
例如，利用硝酸铵的相变过程来提供高温热源或低温冷源。
相变储能材料的应用非常广泛。
在建筑领域，相变储能材料可以用于建筑物的节能和调温降噪。
例如，在夏季，利用相变储能材料的储能特性，将热量储存起来，减少空调设备的负荷，降低能源消耗。
而在冬季，利用相变储能材料释放热量，提高室内温度。
相变储能材料还可以用于电力系统的储能。
例如，利用相变储能材料的高储能密度和快速充放电特性，将其应用于电动汽车的电池中，提高电池的能量密度和工作效率。
此外，相变储能材料还可应用于生物医学、航天航空、新能源等领域。
在生物医学领域，相变储能材料可用于体外或体内的温度控制，例如体外诊断设备的高温灭菌和体内肿瘤治疗。
在航天航空领域，相变储能材料可用于航天器的温度控制和热管理，提高系统的可靠性和性能。
在新能源领域，相变储能材料可用于太阳能和风能等新能源的储能，提高能源利用效率和可持续性。
总之，相变储能材料的制备和应用是一个多学科综合的领域，涉及材料科学、化学、工程等多个领域。
通过研究相变储能材料的制备方法和应用领域，可以开发出更加高效的能源转换和储存技术，推动可持续能源的发展和利用。
无机水合盐相变储能材料的研究进展与应用
有效的解决了能源在时间和空间上需求和供应不匹 配的矛盾，具有很广阔的发展空间J205 ］。
1无机水合盐相变储能材料的研究进展
12相变储能材料的分类
相
材 的分类 4H B， |相 B
分 : 回” 、 回
、 回'
” 回'
态4种［+］;按照化学组成分类可分为:无机、有机和
复合相变材料［4 ］，无机相变材料主要有无机水合盐
实验表明含有相变材料的装置内温度波动小，需6 h
才能降到室温，比无相变材料的装置足足提高了
5 ho Lin 和 Yang78选择 Na2SO4 • 17H2O^Ne2HPO4
• 7比0进行研究，相变温度和潜热分别为38.2 t
和282.1 J/y,潜热高于大多数低温相变材料，显示
z 的热 ；
0=
了 SnO2
作为载体材料，制备了新型的形状稳定的Ne-HP04 • 12H2O^Ne0SO4 • 17H2OPF0复合材料,DSC 结果 表明，该复合材料的相变温度为37. 7 t，相变潜热
70622Jyg I' v' ' 的&'。 Theugns0
sen等79将CaCi- • 6比0进行密封处理，并将密封
后的相变材料加入到太阳能加热系统中，利用相变
中图分类号:TQ 127. I1 文献标识码:A
文章编号0071 -3206(2021)06 -1653 -05
ResearcX prrgress and applicotion of inorpanic hydroted salt phase change enerpy storoge materiais
试表明复合相变材料的过冷度较/J、，且相变潜热高
1无机水合盐相变储能材料的研究进展
12相变储能材料的分类
相
材 的分类 4H B， |相 B
分 : 回” 、 回
、 回'
” 回'
态4种［+］;按照化学组成分类可分为:无机、有机和
复合相变材料［4 ］，无机相变材料主要有无机水合盐
实验表明含有相变材料的装置内温度波动小，需6 h
才能降到室温，比无相变材料的装置足足提高了
5 ho Lin 和 Yang78选择 Na2SO4 • 17H2O^Ne2HPO4
• 7比0进行研究，相变温度和潜热分别为38.2 t
和282.1 J/y,潜热高于大多数低温相变材料，显示
z 的热 ；
0=
了 SnO2
作为载体材料，制备了新型的形状稳定的Ne-HP04 • 12H2O^Ne0SO4 • 17H2OPF0复合材料,DSC 结果 表明，该复合材料的相变温度为37. 7 t，相变潜热
70622Jyg I' v' ' 的&'。 Theugns0
sen等79将CaCi- • 6比0进行密封处理，并将密封
后的相变材料加入到太阳能加热系统中，利用相变
中图分类号:TQ 127. I1 文献标识码:A
文章编号0071 -3206(2021)06 -1653 -05
ResearcX prrgress and applicotion of inorpanic hydroted salt phase change enerpy storoge materiais
试表明复合相变材料的过冷度较/J、，且相变潜热高
无机水合盐三水乙酸钠作相变储热材料的研究进展
无机水合盐三水乙酸钠作相变储热材料的研究进展李金田;茅靳丰【摘要】三水乙酸钠是一种研究较为广泛的无机水合盐类潜热储热材料,但其在储能工程应用中存在过冷、相分层及低导热率等问题.本文综述了解决这3类问题的国内外最新研究进展,目前主要采用试验法寻找成核剂和增稠剂来解决相分层和过冷问题,还没有找到理论依据来确定添加剂配方和用量.采用添加高导热率的物质来改善其导热效率,但三水乙酸钠的稳定性较差,应用于相变储热装置必须进行复合化、定型化、纳微化等处理.最后总结指出,三水乙酸钠储热材料的研究应该结合相变储热装置和系统进行,研制高充放热功率的储热换热器是关键,且应重点强化材料侧的传热效率.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2018(007)005【总页数】7页(P881-887)【关键词】三水乙酸钠;储热材料;过冷;相分层;相变储热装置【作者】李金田;茅靳丰【作者单位】海军勤务学院,天津 300450;陆军工程大学国防工程学院,江苏南京210007【正文语种】中文【中图分类】TQ129随着经济的不断发展以及能源的大量消耗，节能已经成为全球关注的话题，太阳能、风能、地热能等可再生能源和工业余热、废热的利用已经成为各国研究开发的重点。
然而这些能源都具有间断性和不稳定性的特点，所以，能量存储技术的研究就显得尤为重要。
在现有的能源结构中，热能是最重要的能源形式之一。
热能存储主要有显热储热、潜热储热和化学反应储热3种。
潜热储热因其储能密度大，储热和放热过程近似等温过程、易于运行控制而成为主要的储热手段。
三水乙酸钠，分子式为CH3COONa∙3H2O（sodium acetate trihydrate，简称SAT）是目前研究较为广泛的一种水合盐类储热材料，它是一种无色透明晶体，易溶于水，水溶液呈弱碱性，其热物性见表1。
在中低温的相变材料中，三水乙酸钠的潜热值大于200 kJ/kg，相比石蜡、脂肪酸等常用的储热材料，潜热优势巨大，其58 ℃左右的熔点非常适合储热工程在常温范围内的应用。
无机相变储热材料
无机相变储热材料的探究赵程程武汉大学化学与分子科学学院 2010级化类一班摘要：介绍Na2SO4·10H20用作相变材料的储能特性，综述了针对Na2SO4·10H20过冷和相分离现象的解决方法以及Na2S04·lOH20某些共晶盐的研究。
关键词：相变材料、十水硫酸钠、共晶盐、过冷相分离引言：Na2S04·10H20是一种典型的无机水合盐相变储能材料。
它属于低温储热材料，有较高的潜热(254kJ／kg)和良好的导热性能、化学稳定性好、无毒、价格低廉，是许多化工产品的副产品，来源广，因合适的相变温度，能用于贮存太阳能、各种工业和生活废热，与其它无机盐(如NaCI)形成的低共熔盐的相变温度可控制在20～30"C范围内。
因此Na2S04·10H20以其优越的性能，成为很具吸引力的储热材料。
实验原理：1.Na2S04·10H20的相变储热循环过程为：Na2S04·10H20(S)+饱和溶液=Na2SO4·10H2O（l）2.过冷：即液相的水溶液温度降低到其凝固点以下仍不发生凝固。
这样就使释热温度发生变动。
在其储热后由结晶态变为液态时，因过冷不结晶就不能释放出所储存的潜热，而且由于过冷，液体随温度降低粘度不断增加，阻碍了分子进行定向排列运动，从而使其在过冷程度很大时形成非晶态物质，相应减小相变潜热。
3.相分离：即指结晶水合盐在使用过程中的析出现象。
当(AB·mH20)型无机盐水合物受热时，通常会转变成含有较少摩尔水的另一类型AB·pH20的无机水合盐，而AB·pH20会部分或全部溶解于剩余的水中。
加热过程中，一些盐水混合物逐渐地变成无水盐，并可全部或部分溶解于水(结晶水)。
若盐的溶解度很高，则可以全部溶解，但如果盐的溶解度不高，即使加热到熔点以上，有些盐仍处在非溶解状态，此时残留的固态盐因密度大沉到容器底部而出现固液相分离。
一种稳定的无机水合盐基相变储热材料的制备方法[发明专利]
专利名称：一种稳定的无机水合盐基相变储热材料的制备方法专利类型：发明专利
发明人：于国强,王维奕,马振国,崔谢亮,李文,刘硕
申请号：CN201911004519.6
申请日：20191022
公开号：CN110643330A
公开日：
20200103
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种稳定的无机水合盐基相变储热材料的制备方法，所述的相变储热材料是由无水焦磷酸钠和水按照质量百分比55‑65：45‑35的比例配置而成，其制备方法如下：将无水焦磷酸钠研细，加水搅拌后置于80±5℃的水浴中进行加热，待固体完全融化后成液体后，摇晃均匀并注入容器中，注入容器的体积控制在90%±2%，而后冷却至室温即可。
本发明制成的相变储热材料稳定性好、相变潜热较高、材料的密度大，结晶的平台温度适宜，过冷度不超过1℃，此相变储能材料制备过程简便，封装容易，对金属腐蚀不敏感，生产便利，在清洁供暖领域具有比较潜在的应用价值。
申请人：江苏启能新能源材料有限公司
地址：215634 江苏省苏州市张家港保税区环保新材料产业园长山路8号(启能)
国籍：CN
代理机构：苏州启华专利代理事务所(普通合伙)
代理人：徐伟华
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7
3·3表征分析 3·3·1 T-history方法
实验装置如图2所示，其中1为恒温槽，2为装有相变材料的溶液瓶，3为温度计。 在加热过程中，将相变材料置于40℃的恒温槽中加热，相变材料在发生相变时 一般都会在较长时间内维持一个恒定的温度范围，以这一温度范围作为相变材 料的熔解温度；而在冷却过程中，为了得到一个较低的恒温环境，在水槽中混 入冰块，并维持水槽温度在8～13℃，冷却过程中材料温度逐渐降低，待发生 凝固时由于体系放热，温度迅速上升，之后又缓慢降低。我们将迅速上升之前 的温度最低值作为材料的凝固温度。
2020/4/9
6
3.2 材料的制备
将CaCl2·6H2O、MgCl2·6H2O以及H2O按照表１中所示的组 成比例混合，并在恒温磁力搅拌器中搅拌加热，待混盐完全溶
解并混合均匀之后添加一定量的成核剂－硼砂，继续搅拌加热 至硼砂溶解完全后将CaCl2-MgCl2-H2O混盐溶液转移至溶液瓶中。
2020/4/9
现有无机盐相变储能材料熔解温度过高，一般都无法在较低温 度（20℃左右）熔解，相变材料凝固温度范围过窄，无法在不同 季节或不同地域的夜间温度下凝固。所以本研究以CaCl2-MgCl2H2O三元体系相图为研究基础，通过向该体系中加入MgCl2·6H2O 来达到调节材料熔点的目的。主要利用T-history方法和DSC 法 （差示扫描量热法）研究了不同CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系的相变 性能，制备出适用于不同温度范围的CaCl2-MgCl2-H2O混盐相变储 能材料。
Journal of Materials Science &Engineering
相变温度可调的无机混 盐体系相变储能材料
主讲人：材料133
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1·摘要 2· 引言 3· 实验
3·1 原料 3·2 材料的制备 3·3 表征分析
3·3·1 T-history方法 3·3·2 差示扫描量热法 4· 结果与讨论
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现阶段针对这两种无机盐相变材料的研究较多，其中Kern发 现由于CaCl2·6H2O的熔点在29℃左右，利用CaCl2·6H2O作为相 变材料制备的塑料大棚在相变过程中温度会达到33℃；为了使无 机盐相变材料能够满足特定使用环境的温度范围、解决相变过程 中出现的过冷和相分离现象，一般需要在无机水合盐中添加一些 的添加剂。Nishina等人介绍了几种能够应用于温室大棚夜间加热 的无机盐相变材料，在芒硝（Na2SO4·10H2O）中添加一些的添加 剂可以将熔点降低到20℃左右；而McMullin等人为了降低 CaCl2·6H2O的相变温度，通过加入一定量的H2O而达到了一定的 效果:90% CaCl2·6H2O和10%H2O组成的体系相变温度接近25℃。
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3 实验 3·1原料
去离子水（经离子交换和二次蒸馏 过的纯水，PH＝6.6）；硼砂；六水 氯化钙和六水氯化镁，经过至少两次 重结晶后使用，取少量二次重结晶样 品用ｘ射线衍射仪测量产物的晶体结 构，如图１为二次重结晶样品的ＸＲ Ｄ图谱。从图１中可以发现两种晶体 的特征峰位与标准谱图特征峰位一致， 表明制备得到的CaCl2·6H2O和 MgCl2·6H2O晶体纯度高。
低温相变材料的相变温度接近室温，在建筑材料、供暖设备以及农业大棚等领 域具有广泛的应用前景。目前相变温度位于0℃～40℃之间的低温相变储能材料种类 不多，常见的主要为有机相变材料（石蜡、脂肪酸类有机固液相变材料以及多元醇、 高密度聚乙烯等）和无机盐相变材料（Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O等）。 Na2SO4·10H2O和CaCl2·6H2O是两种研究较多的无机水合盐相变储能材料，熔点分 别为32.4℃和29℃左右。而且钠、钙等碱金属无机盐和碱土金属无机盐在我国西部 盐湖地区储量巨大，对其开发利用将有助于带动该地区区域经济的发展，加速对我 国盐湖资源的综合利用。
4·1 成核剂对混盐体系相变性能的影响 4·2 混盐体系的相变性能参数 4·3 混盐体系的相变过程形态
5· 结论
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1·摘要
现阶段，利用无机水合盐制备相变储能材料已成为一大研究热点，但是 单组份无机水合盐相变储能材料的相变温度高，较难适用于温室大棚、室内 节能材料等低温应用领域。为了解决这一问题，将CaCl2·6H2O、MgCl2·6H2O以 及H2O混合配制出了CaCl2-MgCl2-H2O混盐体系，并采用T-history方法和差示扫 描量热法研究了混盐的体系组成、成核剂添加量等因素对材料相变性能的影响。 制备的CaCl2-MgCl2-H2O混盐相变材料可以在２５℃以下完全熔解，并且通过 改变混盐体系的组成可使材料凝固温度在１０℃～２０℃范围内可调。此外， 本研究在一定程度上解决了无机水合盐相变储能材料在相变过程中的过冷和相 分离现象。
3·3·2 差示扫描量热法(DSC 热
焓变化区别于差热分析的热度变化)
利用差示扫描量热仪对相变材料样品
进行测试，测定样品的相转变温度和热Leabharlann 值，采用氮气气氛，具体测试程 序为：
常温20k/min→50℃ →（恒温5min） → -5k/min→-5℃→（恒温5min） →50k/min →45℃
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2.引言
随着人类对于传统能源的过度开发和利用，上世纪70年代起就爆发了全球性的 能源危机，从而对新能源的开发和利用显得非常重要。目前对于太阳能、风能等清 洁能源的开发利用中遇到的难题之一就是对能量的储存，而一种高效的储能材料可 以在一定程度上解决这一问题，并且储能材料还将在电力的“移峰填谷”、废热和 余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域有广泛的应用前景，已成 为能源材料领域的研究热点。
相变过程一般是等温或近似等温过程，相变过程中伴有能量的吸收或释放，这 部分能量称为相变潜热，利用相变过程的这一特点开发了许多相变储能材料。相变 储能材料（Phase-Change Material，PCL）的相变温度范围稳定，相比传统的显热 储能材料具有更高的储能密度和可供选择的相变温度范围等优势。