能源材料的研究现状及发展前景
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能源材料的研究现状与未来发展趋势能源材料在当今社会的重要性不言而喻,随着人们对清洁、高效能源的需求不断增加,相关研究工作也在不断深入发展。
本文将从其发展历程、现状及未来趋势三个方面分别进行探讨。
一、发展历程能源材料的研究发展可以追溯到世界第一颗人造卫星上天之前。
20世纪50年代,尤其是1957年苏联发射的“斯普特尼克1号”,引发了国际社会对于空间技术和其他高科技领域的竞争和探索,促使了相关材料研究和发展。
1959年,美国宇航局(NASA)成立,其专注于材料科学和航空航天技术等研究,成为能源材料领域的重要推动者。
到了20世纪70年代,由于石油危机等原因,各国开始探索替代石化能源的可能,以及提高能源转化效率、降低排放等方面的研究,如太阳能电池、燃料电池等。
二、现状随着全球经济的发展和人类对环境污染的越来越重视,在当今社会,人们对清洁、高效能源的需求日趋强烈,能源材料也逐渐成为各国政府和企业的研发重点。
其中,太阳能和燃料电池等新能源技术日臻成熟,已经成为了当今世界能源转型的重要手段。
在太阳能方面,非晶硅、薄膜硅、高效多晶硅等太阳能电池技术得到了广泛应用,但其高昂的生产成本成为制约其发展的主要因素。
因此,如何研发出成本更低、效率更高、寿命更长的太阳能电池,是当前太阳能领域需要攻克的难题。
在燃料电池方面,虽然其在交通行业、小家电等领域有广泛应用,但产业化程度较低,其成本和寿命问题也需要得到解决。
三、未来趋势未来,随着科技进步和能源材料技术的不断升级,能源材料将会发生许多改变。
太空太阳能电站、光伏材料等新材料将随着技术突破而逐渐应用于生产之中。
同时,燃料电池也将得到更广泛的应用,进一步降低交通污染,促进新一代绿色交通的发展。
此外,作为材料科学发展的重要领域之一,材料基因工程等新技术的应用也将有望加速能源材料的研究发展。
综上所述,随着能源材料的不断发展,人们对清洁、高效、低成本能源的需求将得到更好满足。
未来,相信能源材料领域还将有更广阔的发展空间,各国科学家和企业家也将借助这个平台共同努力,推进能源材料的革新,为人类造福。
新材料和新能源的研究和应用前景随着世界各地的经济发展和人口增长,能源需求正变得越来越巨大。
同时,环境问题也变得越来越重要。
如果不能在可持续的方法下,满足能源需求并减少环境污染,人类的未来将很难得以维持。
为了解决这些问题,新材料和新能源的研究和应用正在变得越来越重要,并成为全球关注的热点。
本文将探讨新材料和新能源的研究和应用前景。
一、新材料的研究和应用前景1.1 新材料的定义和特点新材料是指新类型、新结构、新形态的材料,具有突出的性能特点和应用优势。
新材料具有较高的强度、硬度、耐热、耐腐蚀、耐磨损、耐疲劳等特性,同时其具有良好的导电性、磁性、光学性、导热性等性能,是制造高端装备、电子元器件、航空航天器材等领域的重要基础材料。
同时,新材料还具有轻质、节能、环保、可再生等特点,因此在节能环保领域有广阔的应用前途。
1.2 新材料的种类和应用前景新材料的种类很多,按照性质可分为:结构材料、功能材料、生物材料、电子材料、能源材料等。
新材料的应用前景广阔,主要应用领域包括:先进制造、信息技术、新能源、环保节能、生物医药、军工等。
新材料在制造高端装备、电子元器件、新能源设备、环保节能、医疗器械等领域的应用日益广泛。
1.3 新材料的研究现状新材料的研究领域涉及多个学科,包括:材料科学、化学、工程、生物等。
尤其是在纳米材料、智能材料、功能材料、生物材料、能源材料等领域的研究和应用方面,国内外的研究成果取得了显著的进展。
其中,中国的新材料研究和应用水平也在不断提升。
二、新能源的研究和应用前景2.1 新能源的概念和特点新能源是指与传统能源相比,具有更加环保、高效、可持续的特点,主要包括:太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、核能等。
新能源的特点是广泛分布、无排放、清洁、天然可再生、可持续性强等。
2.2 新能源的发展现状随着能源、环境和气候等问题的日益突出,新能源的研究和应用受到了广泛的关注。
世界各国都在加速新能源技术的研究和应用,特别是发展太阳能、风能、水能和生物质能等。
新能源材料的发展前景及趋势论文随着全球环境问题愈发凸显,新能源材料的研究和应用日益受到关注。
新能源材料是指能够高效转化、存储和利用能量的材料,代表了未来能源技术的发展方向。
在当前新能源热潮的推动下,新能源材料的发展前景前所未有地广阔,趋势也愈发清晰。
一方面,在能源全球化和多样化的趋势下,石油、煤炭等传统能源资源的有限性和环境污染问题已经日益凸显,这也促使了新能源材料的发展。
太阳能、风能等可再生能源因其清洁、无限的特点而备受关注,而新能源材料作为这些能源的核心组成部分,其研究和应用将为新能源技术的发展提供强有力支撑。
另一方面,随着科技的不断进步,新能源材料领域也在不断涌现出各种创新材料。
比如,具有高效能量转化率和稳定性的光催化材料、高能量密度和长循环寿命的电池材料等,都是当前研究的热点。
这些新材料的研究不仅可以推动新能源技术的创新,也有助于解决能源存储和利用方面的难题。
未来,新能源材料的发展趋势将主要体现在以下几个方面:首先,新能源材料将更加注重材料本身的性能和稳定性。
随着新能源技术的商业化进程加快,对材料的稳定性、成本效益等方面的要求也将越来越高。
其次,新能源材料的研究将更加跨学科化。
新能源技术的发展需要材料学、物理学、化学等多个学科的共同努力,不同学科之间的融合将为新能源材料的研究带来更多可能性。
再次,新能源材料的开发将更加注重实际应用。
材料的研究不仅需要追求基础科学的突破,更需要关注材料在实际应用中的表现,以满足不同场景下的需求。
总的来说,新能源材料的发展前景广阔,趋势也逐渐清晰。
未来的发展将离不开对新能源材料性能的不断提升和跨学科合作的深化,相信在多方合作的推动下,新能源材料必将迎来更加辉煌的发展前景。
新能源材料的发展前景及趋势研究
随着人类社会的不断发展和能源消耗量的急剧增加,对传统化石能源的依赖程度越来越高。
然而,传统能源资源日益枯竭,环境污染问题也日益凸显,迫使人们寻找新的能源替代方案。
新能源材料作为解决这一难题的重要途径,受到了广泛关注。
本文将探讨新能源材料的发展前景及趋势。
发展前景
作为新能源的基础,新能源材料的开发和应用已成为全球范围内的研究热点。
目前,太阳能、风能、地热能等新能源形式已渐成主流,而新能源材料的不断创新将进一步推动这些能源形式的发展。
例如,光伏领域的硅材料、钙钛矿材料等正在不断改善转换效率和降低成本,使得太阳能发电更加经济实惠;在储能领域,锂离子电池、钠离子电池等新型电池材料的研发和应用也在逐步推动能源转型。
趋势研究
未来,新能源材料的发展将呈现出以下几个趋势:首先,材料多元化和复合化将成为主流。
随着新能源应用场景的多样化,对材料性能的要求也将越来越高,因此材料的多元化和复合化将成为发展的必然趋势。
其次,绿色环保材料将受到更多关注。
随着人们对环境保护意识的提高,绿色环保材料将成为新能源材料发展的主流方向。
再次,材料设计和仿生学将成为研究重点。
借鉴自然界的材料设计原则,开发具有优异性能的新能源材料将成为未来研究的热点之一。
综上所述,新能源材料的发展前景广阔,未来将呈现出多元化、绿色环保和材料设计等趋势。
通过不断的创新和研究,新能源材料有望成为推动能源转型的重要引擎,为人类社会的可持续发展做出积极贡献。
新型能源技术和材料的研究和应用1. 引言随着全球经济的快速发展和人口的持续增长,能源需求不断上升,对环境造成了严重的压力。
传统的化石能源已经无法满足人类对可持续发展和环境保护的要求。
因此,新型能源技术和材料的研究和应用成为当今世界关注的焦点。
本文将介绍新型能源技术及其关键材料,并探讨其在我国的研究和应用现状。
2. 新型能源技术2.1 太阳能技术太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源。
太阳能光伏发电和太阳能热发电是太阳能技术的两种主要形式。
近年来,太阳能电池的效率不断提高,成本逐渐降低,已经成为新型能源技术的重要组成部分。
2.2 风能技术风能是另一种具有广泛应用前景的可再生能源。
风力发电已成为我国新型能源技术的重要发展方向。
随着风电技术的不断进步,风力发电的效率和稳定性得到提高,成本逐渐降低。
2.3 生物质能技术生物质能是一种可再生的清洁能源,通过生物质发电、生物质燃料和生物质气体等方式将生物质转化为能源。
生物质能技术具有广泛的应用前景,有助于减少温室气体排放和化石能源消耗。
2.4 地热能技术地热能是一种存在于地球内部的热能,可以通过地热发电和地热空调等方式利用。
地热能技术具有清洁、稳定、高效等特点,在我国的研究和应用逐渐扩大。
2.5 海洋能技术海洋能是存在于海洋中的可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能等。
海洋能技术具有巨大的开发潜力,可以为我国提供丰富的能源资源。
3. 新型能源材料新型能源材料是新能源技术发展的关键,主要包括以下几类:3.1 光催化和催化剂光催化和催化剂在新型能源技术中发挥着重要作用,如在太阳能光伏发电、太阳能燃料制备和环境治理等领域。
研究新型光催化和催化剂材料,可以提高能源转化效率,降低能源成本。
3.2 储能材料储能材料是新能源技术的重要组成部分,如锂离子电池、超级电容器和燃料电池等。
研究新型储能材料,可以提高能源存储能力和效率,为新能源技术的广泛应用提供支持。
3.3 功能材料功能材料在新能源技术中具有广泛应用,如在太阳能电池、风能发电和生物质能利用等领域。
能源材料与器件研究现状及未来发展趋势能源是现代社会发展的基石,能源的开发和利用是人类社会可持续发展的必要前提。
然而,随着全球人口的增长、经济的发展和生态环境的恶化,传统能源的供给已面临挑战。
因此,对于新型能源材料和器件的研究和开发,已经成为国家战略的一项重要任务。
本文就能源材料与器件的研究现状及未来发展趋势展开探讨。
一、太阳能太阳能是最为广泛认可的新型能源之一。
在太阳能光伏领域,研究人员致力于降低太阳能光伏电池的成本,提高电池的光电转换效率,并延长电池的使用寿命。
目前,太阳能光伏电池的效率已经高达23%左右,在高效稳定性方面也有所提高。
未来的重点是进一步提高太阳能光伏电池的效率和稳定性,同时降低成本。
这需要优化材料的组成和电极的结构,提高晶格质量和晶化过程的控制水平。
另外,也需要探索新型光电材料,如有机太阳能电池和钙钛矿光伏电池等。
二、锂离子电池锂离子电池是当前最为普及的充电式电池之一,已广泛应用于移动电子设备、电动车等领域。
为了提高锂离子电池的性能,当前的研发方向主要集中在改进电池的能量密度、循环寿命和安全性。
未来的发展趋势是开发超高能量密度的新型锂离子电池。
为此,研究人员正在探索新型正负极材料和电解质,如锂硫电池、锂空气电池和固态锂离子电池等。
这些新型锂离子电池具有更高的能量密度、更长的循环寿命,而且更环保。
三、燃料电池燃料电池利用氢和氧反应产生电能的原理,是一种高效且低污染的新型能源装置,具有很好的应用前景。
目前,燃料电池的主要研究方向是提高电池的效率和寿命,研发高效的催化剂和膜材料,提高电子传输和离子传输速度。
未来的发展趋势是大力开发生物质燃料电池和固体氧化物燃料电池。
其中,生物质燃料电池能够直接利用生物质资源产生氢气,而固体氧化物燃料电池具有使用多种燃料的能力,并能够处理高温和高压的条件。
四、二次电池二次电池是指可充电的电池,如镍氢电池、锂离子电池等。
这类电池的优点是可重复使用,而且对环境污染较小。
新能源材料的发展现状与未来趋势分析近年来,随着全球环保意识的不断提高和对传统能源枯竭的担忧,新能源材料开始逐渐成为人们关注的焦点。
作为能源的重要组成部分,新能源材料的发展不仅关系到能源领域的创新,也对全球经济和环境产生重要影响。
一、发展现状由于化石燃料的使用带来的环境问题日益突出,新能源材料成为了当今社会的热门话题。
在太阳能领域,硅基太阳能电池是目前应用最广泛的一种新能源材料。
它具有高效、稳定和成本低等优势,已经在各个领域得到了广泛应用。
同时,柔性太阳能电池的出现也为太阳能发电的应用拓展了更多可能性,使得太阳能市场呈现出不断增长的趋势。
除了太阳能,风能也是发展迅猛的新能源行业。
风能发电在过去几十年里取得了长足的进步,特别是大型风力发电机的出现使得风能发电的经济性更加突出。
此外,氢能作为一种清洁能源也备受瞩目,其在交通运输以及工业领域的应用前景广阔。
随着技术的不断进步,氢能作为一种能源储存和传输的手段也逐渐成为新能源材料领域研究的重要方向。
二、未来趋势随着新能源材料的不断发展,未来几年将会呈现出新的发展趋势。
首先,在材料科学领域,新材料的研发将会成为一个重要的方向。
例如,以钙钛矿太阳能电池为代表的第三代太阳能技术正逐渐崭露头角,其具有高转换效率、低成本以及较长的寿命等优势,有望取代传统硅基太阳能电池成为主流。
其次,人工智能的发展将为新能源材料的研究带来新的突破。
通过机器学习等人工智能技术,可以更加精确、高效地设计和优化新能源材料的性能。
这将加速新能源材料的研发进程,提高能源利用效率,推动新能源产业的快速发展。
此外,新能源材料的应用也会进一步拓展。
随着智能电网、电动汽车等新能源技术的发展,对高效、稳定的储能材料的需求逐渐增加。
因此,新能源材料领域对于电池、超级电容器等储能材料的研究也将得到更多的关注。
同时,新能源材料在建筑领域的应用也将进一步推进,例如利用太阳能材料进行建筑外墙的发电等。
总之,新能源材料作为能源领域的重要组成部分,其发展前景广阔。
新能源材料发展前景,现状及就业需求预测随着全球对可再生能源的日益重视和使用,新能源材料作为支撑可再生能源发展的重要基础,受到了广泛关注。
新能源材料具有取之不尽、用之不竭的特点,是传统能源的有效替代品,因此在未来的发展中具有广阔的前景,并将成为推动能源产业升级的关键因素。
发展前景新能源材料包括太阳能电池、风能发电设备、以及储能材料等,这些材料在可再生能源领域发挥着核心作用。
以太阳能电池为例,当前市场上已经存在多种类型的太阳能电池,如硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池等,这些新能源材料在转化太阳能为电能的过程中效率更高、成本更低,因此受到广泛应用。
未来,随着太阳能电池技术的不断创新和提升,新能源材料的市场需求将会持续增长,发展前景广阔。
现状分析目前,全球各国纷纷加大对新能源材料的研发投入和技术创新,推动着新能源材料产业的快速发展。
中国作为全球最大的新能源材料市场,拥有庞大的生产基地和丰富的技术人才,为新能源材料的研究、生产和应用提供了良好的条件。
同时,欧美等发达国家也在加快新能源材料技术的研发步伐,推动新能源材料产业的不断升级。
可以预见,新能源材料产业将在全球范围内持续快速发展,为可再生能源的普及和应用做出更大的贡献。
就业需求预测随着新能源材料产业的蓬勃发展,相关的就业需求也将大幅增长。
未来,新能源材料领域需要更多的研究人才,包括材料科学家、工程师、技术人员等。
同时,新能源材料产业的不断扩张也将带动相关产业链的发展,例如新能源设备制造、新能源工程建设等领域也将面临更多就业机会。
因此,可以预计新能源材料产业将成为未来就业市场的重要增长点,为社会提供更多的就业机会。
综上所述,新能源材料作为可再生能源发展的关键支撑,具有广阔的发展前景和巨大的就业潜力。
未来,随着新能源材料技术的不断创新和推广,新能源材料产业将迎来更加繁荣的发展,并为推动全球能源转型和可持续发展作出更大贡献。
先进能源材料的研究与开发近年来,随着全球能源危机的加剧以及环境污染的严重影响,先进能源材料的研究与开发已经成为了全球科技研究的热点之一。
能源材料作为能源转化与储存的基础,对于推动可持续发展、优化能源结构及保障国家能源安全具有重要意义。
一、研究背景随着全球人口的增长和经济的快速发展,全球能源需求呈现出增长的趋势。
同时,传统的能源储备日益枯竭,加之使用传统能源所产生的环境问题迅速增加,因此,人们迫切需要研究开发新型能源材料,以满足不断增长的能源需求与环境保护的要求。
二、先进能源材料的发展现状目前,先进能源材料的研究与开发正在全球范围内积极进行。
最为热门的能源材料主要包括:太阳能电池材料、锂离子电池材料、固态氧化物燃料电池材料等。
太阳能电池作为一种绿色、可再生、无污染的能源,近年来的研究进展一直受到广泛关注。
太阳能电池材料的研究重点包括:太阳能吸收材料、界面转换材料以及电子传输材料。
锂离子电池材料作为当前广泛应用的电池材料,在电子设备、新能源汽车等领域具有广泛的应用前景。
目前锂离子电池材料的研究主要围绕电解质、阳极材料、阴极材料三个方面展开。
固态氧化物燃料电池是一种高效、低污染的次世代燃料电池,被广泛应用于航空、轨道交通、电力等领域。
该类材料主要包括氧化物电解质、阴极材料、阳极材料等。
三、先进能源材料的研究重点先进能源材料的研究重点包括材料合成及表征、能源转换与传输机理、性能评估及应用等方面。
材料合成及表征是先进能源材料研究的核心。
该方面主要利用化学、物理、材料学等多学科综合技术,制备并表征先进能源材料的结构、形态、组分、晶体学性质等。
能源转换与传输机理研究的主要目的是探究材料在能量转换和传输方面的机理,以进一步提高能源转换效率和稳定性,也为材料的进一步优化打下基础。
性能评估及应用主要是对先进能源材料进行性能和功能评价,并将其应用于具体的能源转化与储存体系,以实现绿色、低碳、高效的能源应用。
四、先进能源材料研究的挑战与展望目前先进能源材料研究面临诸多挑战,例如材料发电效率不高、稳定性不佳等。
新能源材料研究的现状与发展趋势近年来,随着人们对环保和可持续发展的重视,新能源材料的研究备受关注。
新能源材料是指具有高效能、低污染和可再生的能源材料,以及与其相关的储能材料和传输材料。
对于人类未来的发展和生存,新能源材料的研究具有重要的意义。
本文将简要介绍新能源材料的研究现状和未来的发展趋势。
一、太阳能电池材料的研究太阳能电池作为最重要的新能源,其发展必须依赖于高效能的材料。
太阳能电池材料的研究主要包括有机太阳能电池和无机太阳能电池。
有机太阳能电池研究集中于新型高效能,长寿命的材料,如聚合物薄膜,受体和复合物等。
而无机太阳能电池研究则侧重于具有优异光催化活性的半导体材料,如钙钛矿材料和复合氧化物材料。
太阳能电池材料的研究重要性不言而喻,因其决定太阳能电池的效率和寿命,同时也影响着太阳能电池的生产成本和市场价格。
二、锂离子电池材料的研究锂离子电池作为电动汽车的主要动力源,其研究近年来更是备受瞩目。
锂离子电池材料的研究涉及正极材料、负极材料、电解液和分隔膜等。
目前,正极材料的研究主要集中在锂铁磷酸盐、锂镍钴锰氧化物和锂钴氧化物等材料,其中锂铁磷酸盐具有高安全性和较长的寿命,锂镍钴锰氧化物具有高比能量和良好的循环性能,而锂钴氧化物则具有高能量密度和良好的放電性能。
而负极材料的研究则主要集中在石墨、硅和锂钛氧化物等材料。
锂离子电池材料的研究将直接影响电池的性能和寿命,同时也关系到电动汽车的使用成本和市场竞争力。
三、燃料电池材料的研究燃料电池以其高效能、清洁和可持续的特性,被认为是一个非常有前景的新能源。
燃料电池材料的研究主要涉及阳极催化剂、阴极催化剂、电解质和电极材料等。
目前,燃料电池的研究主要集中于氢燃料电池和直接甲醇燃料电池两种类型。
氢燃料电池材料的研究侧重于高效催化剂的开发和新型电解质材料的研究,而直接甲醇燃料电池材料的研究则涉及高效催化剂、电极材料、电解质和波带材料等。
燃料电池材料的研究对于燃料电池的实际应用具有非常重要的意义。
2002年第5期节能(总第238期)ENERGYCONSERVATION一‘一能源材料的研究现状及发展前景(华中科技大学,武汉430074)秦培煜周世权摘要:能源材料是近10年来发展起来的一类新型材料。
它包括储能材料.节能材料,能量转换材料和核能材料等。
主要应用于高效节能电加热器及装置,太阳能储热加热器,工业余热利用储热加热器,太阳能储能空调器,燃料电池,贮氢材料及氢能利用及核反应堆电站等方面。
关键词:能源材料;储能材料;相变储热;相变材料;太阳能空调器中图分类号:TB34文献标识码:A文章编号:1004—7948(2002)05—0005—031引言自从20世纪80年代出现能源危机及大量的能源消耗导致的环境污染和温室效应,人们一直在研究高效能源,节能技术,可再生环保型能源,太阳能利用技术等。
由此产生了有广阔应用前景的太阳能储热热水器及加热器,太阳能空调器、燃料电池、贮氢及氢能利用、核能电站等。
在这些技术中能源材料具有突出和重要的作用。
2相变储热材料本世纪30年代以来,特别是受80年代能源危机的影响,相变储热(LTES)的基础理论和应用技术研究在发达国家(如美国、加拿大、日本、德国等)迅速崛起并得到不断发展。
材料科学,太阳能,航天技术,工程热物理,建筑物空调采暖通风及工业废热利用等领域的相互渗透与迅猛发展为LTES研究和应用创造了条件。
LTES具有储热密度高,储热放热近似等温,过程易控制的特点。
潜热储热是有效利用新能源和节能的重要途径。
提高储热系统的相变速率,热效率,储热密度和长期稳定型是目前面临的重要课题。
研究潜热储热的核心是研究材料的相变传热过程‘1|。
2.1相变材料的种类相变材料(PCM)主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类。
无机PCM包括结晶水合盐,熔融盐,金属合金和其他无机物;有机类PCM包括石蜡,酸酯和其他有机物;复合PCM主要是有机和无机共融PCM的混合物。
结晶水合盐提供了从几℃至100多℃熔点的近70种可供选择的PCM。
该类PCM通常是中低温PCM的最重要的一类,优点是价格便宜,体积储热密度大,溶解热大,导热系数比有机PCM大,一般呈中性,缺点是过冷度大和易析出分离。
解决过冷度大的方法是加微粒结构与盐类结晶物相类似的成核剂和搅拌,解决析出的方法是添加增稠剂,晶体结构改变剂和搅拌。
石蜡由直烷烃混合组成。
常用石蜡PCM的熔点为一12~75.9℃,熔解热为150kJ/kg到250kJ/kg。
优点是熔解热大,一般不过冷、不析出、性能稳定,无腐蚀性且在有机PCM中价格最低,缺点是导热系数小和密度小。
酸酯类也是常用的有机PCM,其性能特点与石蜡相似。
目前所用相变储热材料主要有固一液(s_L)相变储热材料,固一固(s_S)相变储热材料。
固一固相变储热材料主要是通过晶体有序一无序结构转变进行可逆地吸、放热。
它主要有有机和无机两大类。
由于它具有不生成液态,体积变化小,无腐蚀,热效率高和寿命长等优点而受到重视,主要包括交联高密度乙烯,层状钙钛矿和多元醇,通过晶格变化放热吸热。
多元醇之间混合可形成“合金”,得到相变温度较宽的混合s_SPCM。
但是,多元醇在S_s相变温度以上的转变为塑性晶体,易软化和挥发损失,使用时要用压力容器密封心J。
而无机固一固相变储热材料相变温度较高,且性能稳定,如层状钙钛矿类材料。
如能将金属固一固相变温度降低到20℃左右,并使相变热达到lOOkJ/kg,将会使其在空调节能中得到广泛的应用。
固一液相变储热材料主要是通过固一液相变进行可逆的吸、放热。
它主要有熔盐结晶水合盐,石蜡,共晶Al_si合金。
其中共晶Al_Si合金为高温相变储热材料,相变温度可达到500。
C以上,可用于高温储热。
水合盐和石蜡可用于常温储热,但是水合盐易产生过冷和析晶。
为改善此类材料的不定形性,其发展方向是通过包覆复合的方式来获得复合相变储热材料【31的。
有机一无机共融混合物是种类和应用范围最广节能ENERGYCONSERVATIoN2002年第5期(总第238期)的一类PCM,其相变温度为一140.0—6700C,可供选择的PCM达4300种…。
2.2相变材料储热的机理及特点相变材料从液态向固态转变时,要经历物理状态的变化。
在这两种相变过程中,材料要从环境中吸热,反之,向环境放热。
在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热,发生相变的温度范围很窄。
物理状态发生变化时,材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。
大量相变热转移到环境中时,产生了一个宽的温度平台。
该温度平台的出现,体现了恒温时间的延长,并可与显热和绝缘材料区分开来(绝缘材料只提供热温度变化梯度)。
相变材料在热循环时,储存或释放显热。
相变材料在熔化或凝固过程中虽然温度不变,但吸收或释放的潜热却相当大。
把相变材料与普通建筑材料相结合,便形成了一种新型的复合储能建筑材料。
这种建材兼备普通建材和相变材料两者的优点“j。
目前,采用的相变材料的潜热达到170Jig左右,而普通建材在温度变化1℃时储存同等热量将需要190倍相变材料的质量。
因此,复合相变建材具有普通建材无法比拟的热容,对于房间内的气温稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的。
相变材料应具有以下几个特点:凝固熔化温度窄,相变热高,导热率高,比热大,凝固时无过冷或过冷度极小,化学性能稳定,室温下蒸汽压低。
此外,相变材料还需与建筑材料相容,可被吸收。
2.3复合相变储热材料复合相变储热材料应用于建材的研究始于1982年,由美国能源部太阳能公司发起。
1988年由美国能源储存分配办公室推动此项研究。
储能建材的研究涉及三个方面的问题:相变材料的热物性,相变材料与建筑材料的相容性与经济性。
80年代对相变材料纯物质进行了筛选,其中包括无机物和有机物。
某些无机盐的水合物尽管熔点合适,潜热大并且价格低廉,但因对建筑材料具有腐蚀性或强吸湿性而被排除。
目前国内外的研究都集中在有机相变材料,主要有烷烃,酯,醇和石蜡等。
相变材料与建材基体的结合工艺主要有三种:(1)通过浸泡将相变材料渗入建材基体;(2)将高密度交联键聚乙烯颗粒在熔化的相变材料中嘭胀;(3)将相变材料吸入半流动性的硅石细粉中然后渗入建材板中bJ。
美国Dayton大学已开发出一系列晶状烷烃相变材料。
该系列材料由石油精炼副产品组成,现已投放美、日商品市场。
国内主要探讨了三种相变材料纯物质:正十六烷、正十八烷、硬酯酸正丁酯,分别于三种建材基体[石膏板(不含纤维)、石膏纤维板及粘土砖]制成储能建材。
相变材料为正烷烃的几种储能建材其潜热远大于相变材料为硬酯酸正丁酯的建材,化学性质稳定,其中正十八烷更以其熔点接近空调舒适温度而在相当长的时间内被研究者所瞩目。
但其价格高,且渗有正十八烷的储能建材在长时间处于相变温度以下其自由表面有严重的结霜倾向。
所以,近年来研究的重点转向其替代物的寻求。
硬酯酸正丁酯的缺点是潜热较小,但价格低,因此有一定的使用价值。
2.4纳米复合材料的合成及性质纳米技术是纳米尺寸上的工程学,它对原子或分子进行加工,把它们组合成具有某些特定功能的结构,即纳米材料。
纳米材料是80年代中期发展起来的新型材料,它由纳米级的粒子组成,介于宏观物质和微观原子和分子之间。
“纳米复合材料”一词是80年代初由ROY和Komameni提出来的。
它与单一相组成的纳米结晶材料和纳米相材料不同,是由两种或两种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级大小(1,100nm)复合而成的复合材料。
固相可以是非晶质、半晶质、晶质或兼而有之,也可以是无机、有机或两者。
纳米复合材料广泛存在于整个生物体中,真正人工合成的纳米复合材料较少。
石墨层间化合物、层柱粘土矿物、粘土矿物一有机复合材料和沸石复合材料等纳米材料都是纳米复合材料。
纳米复合材料的尺寸介于分子与体相尺寸之间,属于介观系统。
它表现出来的性质也不同于体相,具有显著的量子尺寸效应。
首先,其光、电、磁等物理性质具有许多新特性和新规律;其次,纳米复合材料具有大的比表面积,且表面能很高,因而具有比本体材料更为显著的吸附性能,在环保领域可望有重要的应用∞】。
90年代以来,在世界范围内广泛开展了纳米复合材料的研究,为材料科学的进步做出了贡献。
材料的制备是性能研究的基础,因此纳米复合材料制备方法一直是该研究领域的一个重要课题‘引。
Sol—Gel法是新兴的制备材料的湿式化学方法,能够通过低温化学手段剪裁和控制材料的显微2002年第5期节能(总第238期)ENERGYCONSERVATION一7一—_—_----——●——___—■●●————■●●■—●_MI————IIIII■—■■■■■——■■●—■■—■——●—■■■——■■—■●_——■●■●—●■■——■■■——--———■—一结构,并可以制得一些传统方法难以得到或根本得不到的材料。
Sol—Gel制备工艺的原料为金属无机盐或金属醇盐,它们在溶剂中发生水解一聚合反应,形成溶胶,经干燥处理后转变为凝胶。
用Sol—Gel法制备复合材料有两种路线:一种是粒子凝胶法,另一种是聚合凝胶法。
大量的研究表明,用金属醇盐作原料的粒子凝胶法比较容易实现,且制得的胶体粒子较小(可小于100nm)Ls]。
另外,可利用层状固体嵌入反应特性来制备纳米复合材料。
采用这种方法制得的纳米复合材料具有独特的分子结构特征和表观协同效应,从而使其既表现出无机物优良的强度、尺寸稳定性,又具备有机聚合物的可加工性和介电性能。
纳米复合材料的优异性能可以从日本丰田公司最早制备的尼龙纳米复合材料中看出来。
与未加填料的尼龙相比,它的强度和模量提高很大,且抗冲击性不会降低,更重要的是其热变性温度是尼龙的两倍多。
纳米复合材料具有优良的刚度、强度和热稳定性以及聚合物的可加工性和介电性能。
这些性能的提高将使此类材料在汽车、电子、建筑、化工、新型高效催化剂、生物材料和环保材料等高新技术领域的应用前景日益广泛。
3高效节能电热膜材料电加热在工业及民用中占很大的比例。
传统的电阻丝发热加热技术,由于采用对流换热加热技术,加热速度慢,电热转换效率低,能耗大。
而电热膜材料用热传导式加热技术,电热转换效率可达到95%,加热速度快,因此在大面积加热中发挥了较大的作用。
主要的电热膜材料有半导体膜,有机和无机复合电热膜(主要有以金属粉或石墨粉为导体,以树脂和硅酸盐及磷酸盐为粘接剂所组成的复合半导体膜)。
前者工艺复杂,成本较高,后者工艺简单,成本低,可采用涂刷喷涂等工艺附着在基体上,应用前景较好,目前已有多项专利【9J。
4吸附材料及贮氨材料在太阳能空调中,需要通过吸附效应产生能量交换,或通过贮氢材料的吸、放氢过程实现能量转换。
目前使用和研究的吸附材料主要有活性炭用于吸附甲醇,CaC[:和SrClz用于吸附NH3,其中CaCl2和slCl:吸附量大,制冷量达1000kJ/kg以上,但使用寿命不高。