相变储能材料的研究与发展

有机相变储能材料研究进展

摘要：有机相变储能材料凝固时无过冷和相变温度可调的特性对能源的开发和合理利用具有重要意义，主要包括固-液相变，固-固相变，复合相变三类。本文详细介绍了它们各自的特点，综述了近年来有机相变储能材料的研究进展，并探讨了有机相变储能材料在建筑节能、纺织业领域的应用。

关键词：有机相变材料；储能；复合

1. 引言

化石能源的枯竭性危机及伴随而来的严重环境污染已成为制约社会发展的主要瓶颈[1]，因此开发新的能源以及提高能源利用率已成为迫在眉睫的社会问题。但能源的供应和需求在很多情况下对时间有很强的依赖性，为了解决能量供给在时间上失衡的矛盾，需要通过储能装置把暂时不用的能量储存起来，在需要的时候再让它释放出来[2]，而相变储能材料利用材料的相变特性，储、放热量大，以水为例，熔化1kg 冰（固-液相变）所吸收的热量是使1kg水升温1℃（显热储热）所需热量的80 倍，即相变潜热储能技术用少量材料就可储存大量的能量[3] ，因此相变储能材料的研究已得到科研工作者的极大关注。

相变材料（PCM）是指在一定的温度范围内可改变物理状态（固-液，液-气，固-固）的材料，以环境与体系的温度差为推动力，实现储、放热功能，并且在相变过程中，材料的温度几乎保持不变。具有储能密度大、储能能力强、温度恒定等优点，因而在智能调温服装[4]、建筑[5]及电子器件[6]等应用领域得到了广泛关注，主要包括无机、有机、无机有机复合材料三大类。无机相变材料虽具有导热系数大、价格便宜的优点，但存在过冷、相分离及腐蚀性强等缺陷[7]。与无机相变材料相比，凝固时无过冷现象，可通过不同相变材料的混合来调节相变温度是有机相变材料的突出优点，成为相变储能材料研究的新热点，有机相变储能材料主要包括固-液相变，固-固相变，复合相变三大类。本文主要从有机相变材料的类型和应用两方面阐述有机相变储能材料的研究进展。

中温相变储能材料研究

作者：胡威威 刘国库 张高波 齐鹤行

来源：《河南科技》2020年第01期

摘 要：本研究以油酸和二乙醇胺为原料，在磷酸做催化剂、氮气做保护气、常压的条件下合成了中温相变储能材料。通过正交试验设计优化试验方案，然后采用控制单一变量的方法确定的最优工艺条件为n（二乙醇胺）∶n（油酸）=0.5∶1，磷酸用量为油酸质量的1%，反应温度为170 ℃，反应时间为5 h。经过DSC差式扫描量热仪表征，中温相变材料焓变量大于180 J/g，熔点为86～88 ℃，其焓变量和熔点高于目前国内同类产品。利用自主研发设计的自动循环装置对制备的相变材料进行多次的熔化-凝固循环试验，相变材料始终未出现相分离和过冷现象，焓变量也未发生衰减，性能非常稳定。

关键词：相变储能材料;相变蜡;合成蜡;循环试验

中图分类号：TQ64 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）01-0144-05

Abstract： With oleic acid and diethanol amine as raw materials， medium melting-point phase

change material was synthesized under the condition of normal pressure with H3PO4 as catalyst and

N2 as exchange gas in this paper， which could be used as a energy storage material. The optimal

reaction conditions were determined by controlling the single variable method after optimizing the

相变储热材料的研究现状及应用

发布时间：2021-06-29T10:18:47.457Z 来源：《城镇建设》2021年2月（中）5期 作者： 张美慧 刘学晶 周涛 付文浩 侯桂芹*

[导读] 相变储热材料由于具有储热密度高和潜热值大等优点成为目前研究的热点。

张美慧 刘学晶 周涛 付文浩 侯桂芹*

(华北理工大学材料科学与工程学院 唐山 063210)

[摘要]相变储热材料由于具有储热密度高和潜热值大等优点成为目前研究的热点。介绍了相变储热材料的分类及选取要求，总结了相变储热技术在不同领域的应用、研究现状、存在问题及研究重点。

[关键词]储热；相变材料；复合材料；应用

随科技的不断发展，可持续发展观念不断深入人心，不可再生能源的逐步减少必然促使人类开发可再生能源，而提高能源利用率也是各国所提倡的发展策略。降低各种能耗是节能减排的重点，因此储能技术是十分重要的。

储热技术的核心是储热材料，因此储热材料备受关注。相变储热技术是利用物质在凝固、凝结、凝华以及其他形式的相变过程中，都要吸收或放出相变潜热的原理来进行能量储存的技术。在相变材料相变时把热能贮存起来，这样的储能比显热高一个数量级，且相变材料

放热温度波动小，减少了储热和放热过程中能量的损失，发展潜力巨大。

2.相变储热材料分类及选用原则

相变材料的分类方法很多，可分为固-固、固-液、固-气和液-气相变材料。固-液储能材料因其优势是目前研究最为成熟、应用最为广泛的。因其具备操作简单、价格低廉、储热密度高和相变温度范围大等特质被广泛应用于工业生产中。固-液相变材料按照化学成分又可分有

机、无机及复合相变材料。

2.1有机相变材料

有机相变材料主要有醇类、石蜡、脂肪烃类、聚烯醇类等。有机相变储能材料的优势显著，不仅热稳定性良好，腐蚀性小，成本偏低，并且其显著的优点是在固态成型时一般不会发生相分离与过冷现象；不可避免的也存在一定缺点，如导热系数小，熔点较低，不适于

相变材料在热储能系统中的应用研究现状与展望

随着能源需求的增加和对可再生能源利用的要求，热储能技术作为一种高效的能源储存方式备受关注。相变材料由于其特殊的热性能和能量密度，被广泛应用于热储能系统中。本文将对相变材料在热储能系统中的应用研究现状进行探讨，并展望其未来的发展前景。

一、相变材料的基本原理

相变材料是指在温度或压力变化下会发生相变的物质。相变是指物质在一定条件下从一种物态转变为另一种物态的过程。在相变过程中，相变材料会吸收或释放大量的潜热，从而实现能量的储存或释放。相变材料一般分为两种类型：吸热型和放热型。

吸热型相变材料在相变过程中吸收热量，将热量储存在物质内部，当外界温度下降时释放储存的热量；放热型相变材料在相变过程中释放热量，吸收外界热量时储存能量，在温度升高时释放储存的热量。相变材料的这种独特特性使其成为一种有效的热能储存介质，广泛应用于各种热储能系统中。

二、相变储能技术的应用现状

1. 建筑领域中的应用

相变材料在建筑领域的应用主要体现在夏季降温和冬季保温两个方面。夏季，相变材料吸收室外太阳能的热量，形成相变，实现室内温度的降低。冬季，相变材料放出储存的热量，提供额外的供暖能力，提高室内的保温效果。这种利用相变材料的建筑技术不仅能够实现节能，还可以提高居住环境的舒适性。

2. 工业制冷领域中的应用

相变储能技术在工业制冷领域的应用也得到了广泛的关注。相变材料可以在低温环境下吸收热量进行相变，形成冷源。通过控制相变材料的相变温度和吸热/放热量，可以实现工业制冷系统的节能和高效运行。相变材料的应用可以代替传统的制冷设备，减少碳排放，降低能源消耗。

三、相变储能技术的挑战与展望

虽然相变储能技术在热储能系统中有广泛的应用前景，但仍然面临一些挑战。首先是相变材料的选择和设计问题。不同的应用场景需要选择不同的相变材料，而目前市场上可供选择的相变材料种类较少。其次，相变材料的成本较高，限制了其在大规模应用中的推广。此外，相变材料的稳定性和循环寿命也需要进一步优化和改进。