相变储能材料 [兼容模式]111216

相变储能材料
相变储能材料是一种能够通过相变过程来储存和释放能量的材料。

相变储能技术已经在太阳能热发电、节能建筑、热管理系统等领域得到了广泛应用，因此对于相变储能材料的研究和开发具有重要意义。

首先，相变储能材料具有高储能密度。

相变储能材料通过固液相变或液气相变过程来吸收或释放能量，其储能密度远高于传统储能材料，可以在相对较小的体积内储存大量的能量，这使得相变储能技术在空间受限的场合具有明显的优势。

其次，相变储能材料具有良好的循环稳定性。

相变储能材料在能量储存和释放过程中可以进行多次相变，而且其相变过程不会导致材料结构的破坏，因此具有较好的循环稳定性，可以实现长期稳定的能量储存和释放。

再次，相变储能材料具有快速的响应速度。

相变储能材料在吸收或释放能量时具有较快的相变速度，可以在短时间内完成能量的储存或释放，因此可以满足对能量响应速度要求较高的应用场合的需求。

此外，相变储能材料具有良好的环境友好性。

相变储能材料大多采用无机盐、有机物质等作为相变媒质，这些材料在相变过程中不会产生有害物质，因此具有较好的环境友好性，可以满足绿色能源和环保建筑等领域对材料环境友好性的要求。

综上所述，相变储能材料具有高储能密度、良好的循环稳定性、快速的响应速度和良好的环境友好性等优点，因此在能源储存和节能领域具有广阔的应用前景。

未来，随着相变储能材料技术的不断进步和完善，相信其在新能源领域将发挥越来越重要的作用。

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y相变储能材料课程名称：功能材料院系：材料科学与工程班级：1219001班设计者：缪克松学号：1121900133完成时间：2015.04.14哈尔滨工业大学摘要：相变储能材料是利用在相变过程中对外界环境的热交换，从而将能量以相变的形式储存下来，由于相变潜热的额度比显热要大的多，从而可以拥有很大的储能密度，本文将对相变储能进行说明并简要介绍现在主流的集中相变储能材料制备方法以及相变储能材料的实际应用。

关键字：PCMs；相变潜热；相变储能一、简述相变材料（phase change materials，PCMs）是指在一定条件下能够发生物理状态( 固-液、液-气、固-气、固-固等) 改变的材料，以环境与体系的温度差，或者光、电场、磁场、化学能等为驱动力，实现热能的吸收和释放功能或形状记忆恢复功能记录功能等，并且在相变过程中，材料的化学性能不变，温度可以发生微小变化。

而作为储能相变材料，其应该满足的主要条件有: 适宜的相变温度；足够大的相变焓；性能稳定，能够反复使用；相变时的膨胀收缩率小；导热性能好，相变速度快；相变可逆性好；过冷度小；原料价廉易得等。

二、PCM材料的主要参数衡量一个相变储能材料的指标主要包括以下几个方面：1.相变温度相变温度可以通过DSC热分析得到，以石蜡为例，大致在30摄氏度和50摄氏度出现两个峰，其中30摄氏度峰对应物质的晶形变化，是固-固相变；50摄氏度峰对应物体的固-液相变，此峰峰值较大，表面此温度相变有大量的潜热储存或释放。

相变温度是许多应用中选择材料的重要标准。

同时，对于形核长大过程加热和冷却时对相变都要存在一定的过热度和过冷度，为了得到较为稳定的材料，我们希望过热度和过冷度越小越好。

2.相变焓及储能密度相变焓就是在该相变前后物质的焓变化的多少，表明了该种物质的物相变化对能量储存能力的大小。

1 文献综述1.1 相变蓄热材料1.1.1相变蓄热材料的研究背景随着全球能源形势的日益紧张，节能与环保受到世界各国越来越多的重视。

但是由于能源的供给与需求具有较强的时间性和空间性，在许多能源利用系统中(如太阳能系统、建筑物空调和采暖系统、冷热电联产系统、余热废热利用系统等)存在着供能和耗能之间的不协调性(失配)，从而造成了能量利用的不合理性和大量浪费。

例如：在不需要热时，却有大量热的产生，有时候供应的热却有很大一部分作为余热被损失掉，这些都需要一种类似于储水池储水一样的物质把热量储存起来，需要时再释放出来，这样的物质称为热能储存材料(蓄热材料)。

人们对蓄热材料，特别是相变蓄热材料的认识和研究是近几十年的事情。

二十世纪二十年代以来，特别是七十年代能源危机的影响，相变蓄热的基础和应用技术研究在发达国家迅速崛起，并得到不断的发展，日益成为受人重视的新材料。

在太阳能利用、电力的“削峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑采暖与空调的节能领域具有广泛的应用前景，近年来已成为世界范围的研究热点。

相变储能材料作为储能技术的基础，在国内外得到了极大的发展。

1.1.2 相变蓄热材料的分类1.1.2.1根据蓄热材料的化学组成分类(1) 无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐、金属或合金。

结晶水合盐通常是中、低温相变蓄能材料中重要的一类，价格便宜，体积蓄热密度大，熔解热大，熔点固定，热导率比有机相变材料大，一般呈中性，且工作温度跨度比较大，更重要的是可在高温下进行蓄热。

例如KNO3-NaNO3熔盐、K2CO3-Na2CO3熔盐、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O、Na2CO3·10H2O、Na2SO4·5H2O等[1]。

但其在使用过程中会出现过冷、相分离等不利因素，严重影响水合盐的广泛应用[2-3]。

(2) 有机相变材料主要包括石蜡, 脂肪酸、某些高级脂肪烃、醇、羧酸及盐，包括石蜡类、非石蜡类、某些聚合物等。

相变储能材料1建筑用相变储能复合材料及其制备方法本发明为一种建筑用相变储能复合材料。

它以石膏、水泥等气硬性或水硬性胶凝材料为基体，其中分散有膨胀粘土等多孔材料集料，多孔材料集料中储存有石蜡或、硬脂酸丁酯等有机相变材料。

本发明先采用真空浸渗法制得相变储能集料，再用建筑材料的通用方法制得相变储能复合材料。

本发明材料来源广泛、成本低廉，储能耐久性好，适用范围广。

2利用热容－相变热储热的人体温热器内装原料配方本发明公开了一种便携式温热取暖器的储能放能原料的配方，该配方具有加热时利用热容和相变热储能，使用时放出所储热量的特征，储能材料的成份主要是碱金属或碱土金属无机盐水合物以及少量的无机盐和聚丙烯酸，混合均匀。

该配方原料易得；能反复加热使用；价格低；加热方式简便；使用时无刺激气味，特别适合于手部取暖或人体一些疾患部位的局部保暖。

3有机－无机纳米复合相变储能材料的制备方法本发明是有机一无机纳米复合相变储能材料的制备方法，其第一步：把季铵盐、浓盐酸、水混合加热溶解；第二步：层状硅酸盐的改性，把层状硅酸盐、溶解的季铵盐、水混合并加热搅拌反应１０～１４小时抽滤，并用热水洗涤后风干并真空干燥；第三步：把有机相变材料、NaHCO3、水混合加热，使固相物全溶；第四步：把溶解的有机相变材料、改性层状硅酸盐、水混合，在８０～９０℃温度下高速搅拌，反应１４～１８小时抽滤，用热水洗涤至不含季铵盐为止，再真空干燥制得有机—无机纳米复合相变储能材料。

用本发明制得的材料导热系数大、成本低、易成型、抗机械应力好、能实现空气、水等与相变材料间的直接接触换热。

4 梳状固固相变材料及其制法本发明涉及一种热塑性固固相变贮能材料的材料特性和制备方法。

$该材料通过可逆的固固相变实现储能或释能，其相变焓较大，相变点在常温范围内并且可调，性能稳定，材料在相变前后都保持很好的固体状态，它具有很好的机械强度，并且可以通过溶解或熔融来纺丝或塑造成任意形状。

相变储能材料的研究摘要：相变储能材料对于能源的开发和合理利用具有重要的意义，在太阳能利用及工业余热回收方面有显著的优点。

综述了固—固相变，固—液相变储能材料的特性及应用，及它们的优缺点。

探讨了这方面的发展方向，展望了储能技术市场化应用的前景。

关键词：相变材料储能固—固相变固—液相变引言：今年来，相变储能材料成为了国内外研究的热点，相变储能技术可以解决能量问题，能提高能源的利用率。

相变储能材料是指在其物相的变化中可以从环境中吸收或放出热量，从而达到储能和释放能量的目的。

利用此性质，可以在太阳能，工业余热，电力的“移峰填谷”与民用的建筑及空调的节能领域制造出各种提高能源利用率的设施。

同时由于在相变的过程中，温度的几乎恒定，因此也可以用于调节周围环境的温度，并且可以反复使用。

由于相变材料的应用十分广泛，它已成为人们日益重视的新型材料。

相变储能材料根据相变形式、相变过程主要分为固—固相变、固—液相变储能材料。

按相变温度范围分为高温、中温、低温储能材料。

通常相变储能材料是由多组分组成的，包括主储热剂，变相点调整剂、防过冷剂、防相分离剂、相变促进剂等。

固—固相变储能材料目前开发的固—固相变储能材料中，多元醇在实际应用中较多。

这类相变材料主要有PE、PG、NPG等。

低温时他们具有高对称的层状体心结构，同层分子以范德华力连接，层与层直接由—OH形成氢键连接，当达到固—固相变时，将变为低对称的面心结构，同时氢键会发生断裂，分子发生由晶态变为无定形态的转变，放出氢键的能量。

若温度继续升高，则转化为液态，但是要发生固—液相变所须温度很高，所以发生固—固相变后仍温度仍有很高的上升幅度而不至于发生固—液相变。

所以在储热的过程中体积变化很小，对封装的技术要求不是很高，固—固相变的热较大，大小与分子中含的羟基数目有关，分子中的羟基数目越多，则相变过程中的焓变越大。

几种多元醇的相变温度和相变热见下表：表1名称分子中羟基数目相变温度/℃相变焓J/g 熔点/℃PE PG NPG 4321888143323193131260198126多元醇的相变温度较大，所以限制了其使用性，只有增大相变稳定范围，满足各种情况下对储热温度的要求才能让其有是用性。