相变储能材料的研究进展与应用
相变储能材料及其应用研究进展
相变储能材料及其应用研究进展陈颖;姜庆辉;辛集武;李鑫;孙兵杨;杨君友【摘要】人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平.因此,在大力发展新能源的同时,着力研发节能环保新材料新技术具有十分重要的意义.相变材料(phase-change materials,PCM)是一种节能环保的储能材料,它在蓄热与温控等领域具有大规模商业应用的潜力.本文首先对相变储能材料的基本特征、工作原理以及分类等方面作了简要的介绍;并就相变储能材料在温控与蓄热等领域的应用与发展情况进行了具体的分析,指出了PCM的性能是制约其深入广泛应用的主要技术障碍.在此基础上,详细评述了PCM存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过功能复合等新技术优化材料性能、设计新材料体系、拓展新的应用领域将是相变储能材料未来的主要发展方向.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)007【总页数】10页(P1-10)【关键词】相变材料;相变储能;热管理;蓄热;节能【作者】陈颖;姜庆辉;辛集武;李鑫;孙兵杨;杨君友【作者单位】华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074;华中科技大学材料科学与工程学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TK11随着全球人口的快速增长和经济发展，石油天然气等不可再生能源日益枯竭，能源危机日趋严重[1]。
然而，在能源的开采与利用过程中，能量利用率低的问题却依然没有有效的解决办法。
例如，燃油汽车中，燃料中50%以上的能量以废热的形式散失到空气中[2]；工业生产中，大量的热量以余热的形式耗散[3]。
能量以热的形式散失到空气，在造成资源损耗的同时，引起全球气候变暖。
低温相变储能材料研究进展及其应用
低温相变储能材料是蓄冷系统中储冷 的 功 能 材 料，利 用 其在相变过程中对冷量的存储与释放，从 而 达到 控 制 环 境 温 度及错峰用冷、移峰填谷的 目 的 。 ［５］ 相 变 过 程 是 一 个 等 温 或 近似等温的过程，并伴随着大量 的 能 量 吸 收 或 释 放。作 为 储 能材料应该具有 一 些 良 好 的 热 力 学、动 力 学 和 化 学 性 质，同
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材料导报
２０１６ 年 １１ 月 第 ３０ 卷 专 辑 ２８
低温相变储能材料研究进展及其应用＊
傅 一 波 ，王 冬 梅 ，朱 宏
（深圳职业技术学院传播工程学院，深圳 ５１８０５５）
摘要 相变储能材料具有能量存储密度高、热容大 和 热 稳 定 性 较 好 等 优 点 ，广 泛 应 用 于 各 类 储 能 系 统。 就 低 温相变储能材料（温度低于２０ ℃）进行综述，重点介绍了低温相变材料的分类及其载体的研究，并探讨了 相 变 材 料 在 空 调 、建 筑 及 食 品 保 鲜 等 领 域 的 研 究 进 展 。 最 后 对 未 来 相 变 材 料 的 发 展 方 向 和 应 用 前 景 进 行 了 展 望 。
目 前 国 内 外 研 究 的 相 变 材 料 主 要 集 中 在 固 －液 相 变 材 料 ， 包括结晶水合盐类无机相变材料，以 及 石 蜡、酯、多 元 醇 和 聚 合物 等。 目 前 相 变 材 料 已 经 在 建 筑 供 冷 制 热［２］、移 峰 填 谷［３］、太阳能 等 ［４］ 各 领 域 广 泛 使 用。 随 着 技 术 的 发 展，相 变 材料已经在低温 领 域 得 到 了 很 了 很 好 的 应 用。本 文 就 近 年来国内外对低温领域 的 相 变 材 料 （温 度 低 于 ２０℃）的 研 究 进展做出回顾和论述。
相变材料的研究进展与应用前景
相变材料的研究进展与应用前景随着科技进步的不断推进，新型材料的研发也日渐繁荣。
其中，相变材料是一类备受关注的新型材料之一。
它不仅可以应用于传统的储能、智能控制等领域，也有着广泛的应用前景，如扩展人工智能、生物医学等领域。
本文就相变材料的研究进展与应用前景进行探讨。
一、相变材料的基础概念及种类相变是指物质在特定条件下，由于温度、压力等因素的改变而发生转变的过程。
相变材料是指在相变过程中可以实现储存或释放大量热量的材料。
它可以分为常规相变材料和非常规相变材料两种类型。
常规相变材料主要包括金属合金、陶瓷材料、聚合物等。
其中，金属合金是一类重要的相变材料，如镁钛合金、铱锑合金等。
这些材料的相变温度往往较高，且相变过程比较缓慢，一般应用于高温储能领域。
而陶瓷材料相变速度较快，可以应用于智能控制、电子设备等领域。
聚合物材料因具有较好的机械韧性和韧性，能够应用于制备柔性电子器件等。
非常规相变材料则包括盐类水合物、荧光气囊等。
例如，盐类水合物可以在4℃左右发生相变，可以应用于冷链物流、生物医学等领域。
二、相变材料的研究进展近年来，相变材料在研究领域中得到了广泛关注。
其重要原因在于相变材料具有独特的物理和化学特性。
首先，相变材料可以实现大幅度的热量储存。
以金属合金为例，铱锑合金的相变焓比普通材料高出数倍，可以实现高效的热量储存。
其次，相变材料的相变温度可以通过合金元素添加、微纳米结构等方法调控。
例如，一些纳米结构相变材料具有独特的量子效应，可以使相变温度降低到室温范围内。
此外，相变材料应用于制备智能材料时，可以基于其相变特性制备出多功能材料。
从应用层面上来看，相变材料具有广泛的应用前景。
例如，相变储存技术可以应用于太阳能、风能等可再生能源的储存，可以有效减少能源浪费。
相变材料的智能控制特性则可以应用于智能家居、智能建筑等领域。
此外，数量庞大的相变材料库也为开发人工智能提供了无限可能。
如：利用相变材料控制机器人的运动，减少其能量消耗和热损失，从而实现人工智能更高效、更智能、更可靠的操作。
微胶囊相变储能材料研究及应用进展评述
化。该法成本低廉 , 工艺简单, 易于大规模工业化生 产。 锐孔法是因聚合物的固化导致微胶囊囊壁的形 成 , 即先将线形聚合物溶解形成溶液 , 聚合物固化时 迅速沉淀析出形成囊壁。 复凝聚法适用于对非水溶性的固体粉末或液体 进行包囊。实现复凝聚的必要条件是 2 种聚合物离 子的电荷相反, 数量恰好相等。以明胶与阿拉伯胶 为例, 将明胶溶液的 pH 值自等电点以上调至等电 点以下 , 使之带电 , 而阿拉伯胶仍带负电 , 由于电荷 互相吸引交联, 形成正、 负离子络合物, 溶解度降低 而凝聚成囊。复凝聚法是经典的微胶囊化方法, 操 作简单。 溶剂挥发法也称为液中干燥法 , 将壳材料与芯 材料混合物以微滴状态分散到介质中, 挥发性的分 散介质迅速从液滴中蒸发或者被萃取形成囊壳。再 通过加热、 减压、 搅拌、 溶剂萃取、 冷却或冻结的手段 将囊壳中的溶剂除去。笔者所在实验室采用三氯甲 烷作为分散挥发相溶剂 , 制备了以聚苯乙烯为壁材、 以 CaCl2 6H 2 O 为芯材的微胶囊相变材料[ 10] 。
相变材料主要利用其在相变过程中吸收或放出 的热能, 在物相变化过程中与外界环境进行能量交 换( 从外界环境吸收热量或向外界环境放出热量 ) , 从而达到能量利用和控制环境温度的目的。 相变材料按照结构可以分为无机相变材料和有 机相变材料, 无机相变材料主要包括结晶水合盐类、 熔融盐类、 金属及其合金和氟化物等。其中最典型 的是结晶水合盐类 , 其具有较大的熔解热和固定的 熔点。 有 代 表 性 的 结 晶 水 合 盐 有: Na2 SO4 10H 2 O 、 CaCl2 6H 2 O 、 Na 2 S 2 O 3 5H 2 O 、 Mg Cl2 6H 2 O 等 , 这类相变材料存在着过冷和相分离的问 题。高级脂肪烃类、 醇类、 芳香烃类、 芳香酮类、 酰胺 类、 氟利昂类等是常用的有机相变材料 , 高分子类相 变材料包括聚烯烃类、 聚多元醇类、 聚烯醇类、 聚烯 酸类、 聚酰胺类等。石蜡是应用比较广泛的有机类 相变材料, 可 用通式 Cn H 2 n + 2 表示 , 选择不同 碳原 子数的石蜡, 可获得不同相变温度 , 相变潜热大约在 160~ 270 kJ/ kg 。石蜡作为相变材料 , 无过 冷及析 出现象、 性能稳定、 无毒、 无腐蚀性、 价格便宜, 但是 其导热系数小、 密度小、 单位体积储热能力差、 相变 过程中体积变化较大。 微胶囊相变材料与普通相变材料相比增大了传 热面积, 防止了相变材料与周围环境的反应, 有效控 制相转变时材料的体积变化, 提高了相变材料的使 用效率, 同时微胶囊相变材料便于封装 , 可以降低相 90 新技术新工艺!
相变保温建筑材料研究和应用进展
相变保温建筑材料研究和应用进展随着全球对能源效率和可持续发展的日益，相变保温建筑材料（CWBM）成为了研究热点。
这种材料在储能和调节温度方面具有显著优势，为建筑节能提供了新的解决方案。
本文将探讨相变保温建筑材料的研究进展及其在各个领域的应用实例，并展望未来的发展趋势。
相变保温建筑材料是一种利用物质相变过程中吸收或释放大量热量的原理来调节建筑内部温度的材料。
在相变过程中，材料从固态转变为液态或从液态转变为固态，伴随着热量的吸收或释放。
这种材料的出现，可以有效解决传统保温材料导热系数高、储能能力差的问题。
近年来，相变保温建筑材料的研究取得了显著进展。
从材料种类来看，主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。
无机相变材料具有高储能密度、良好的热稳定性，但成本较高；有机相变材料成本较低、可塑性好，但储能密度和热稳定性较差。
针对不同材料的优缺点，研究者们正在开发高效、低成本的复合相变材料。
目前相变保温建筑材料的研究仍存在一些挑战，如相变温度范围窄、相变储能密度低、成本过高等。
为解决这些问题，未来的研究将更加注重纳米技术、先进复合材料等新型技术的引入，以改善相变保温建筑材料的性能。
相变保温建筑材料在建筑节能领域具有广泛的应用前景。
例如，在住宅和办公楼中，采用相变保温建筑材料可以显著提高建筑物的热效率，降低能源消耗。
这种材料还可以应用于城市综合体、工业建筑等领域。
在特定的领域，如数据中心、冷链物流等，相变保温建筑材料能够为能源管理和温度调控提供有效帮助。
总体来看，相变保温建筑材料的研究和应用前景广阔。
随着技术的不断进步和研究的深入，这种材料在建筑节能、可再生能源利用等领域的应用将更加成熟。
未来的研究将更加注重提高相变保温建筑材料的性能和降低成本，推动其在更广泛领域的普及和应用。
需要加强跨学科合作，促进相变保温建筑材料在产学研用方面的协同创新，为实现绿色建筑和可持续发展做出贡献。
随着能源短缺和环境污染问题的日益严重，可再生能源和节能技术的开发利用逐渐成为全球的焦点。
相变储能材料的研究及应用新进展
相变储能材料的研究及应用新进展周建伟1,刘 星2(1.平原大学能源与燃料研究所,河南新乡 453000; 2.河南工业大学化学化工学院,河南郑州 450001)摘 要:综述了近年来相变储能材料的研究和应用新进展。
介绍了相变材料的种类及各类相变材料特点,并对各类相变材料的性能、储能机理和优缺点进行了讨论;探讨了相变材料在太阳能利用、建筑节能等领域的应用;展望了未来相变材料的发展方向和应用前景。
关键词:相变材料;储能;太阳能;应用中图分类号:T Q050.43 文献标识码:A 文章编号:1003-3467(2007)10-0007-04New Progress on Research and Appli ca ti onof Pha se Change Energy Storage M a ter i a lsZHO U J i a n-we i1,L I U X i n g2(1.I nstitute of Fuel&Energy,Pingyuan University,Xinxiang 453000,China;2.I nstitute of Che m2 istry and Che m ical Engineering,Henan University of Technol ogy,Zhengzhou 450001,China) Abstract:Ne w p r ogress on research and app licati on of phase change energy st orage materials in recent years are su mmarized.The s pecies and characteristics of phase change materials are intr oduced,and the perf or mance,energy st orage mechanis m,merits and faults of all kinds of phase change materials are dis2 cussed.The app licati on of the phase change materials in the fields of s olar energy utilizati on and building energy saving is stated,and the devel opment trend and the app licati on p r os pect of the phase change ma2 terials are p r os pected.Key words:phase change material;energy st orage;s olar energy;app licati on 物质的相变过程一般是一个等温过程,相变过程中伴随有大量的能量吸收或释放,这部分能量称为相变潜热。
相变储能材料在建筑方面的研究与应用
相变储能材料在建筑方面的研究与应用摘要:随着建筑行业的向前发展，当前人们对于居住的要求也变得越来越高，对于居住条件的舒适性、安全性成为居民居住的主要考虑因素。
正因如此，智能化、生态化已经成为当前建筑材料发展的趋势。
相变储能材料作为传统建筑材料与相变材料复合而成的一中新型材料，由于其具有储能密度大、能够近似恒温下的吸放热而发展迅速。
另一方面，相变储能材料的应用可以保持环境舒适，节省采暖制冷所需能源而受到建筑界的欢迎。
本文将从多个方面对相变储能材料进行具体的分析，为后期的深入研究奠定基础。
关键词：建筑材料；相变材料；储能技术Energy storage materials research and application ofphase change in architectureAbstract：With forward the construction industry, the current requirement for people to live has become increasingly high, the comfort of living conditions, security has become a major consideration residents. For this reason, intelligent, ecological building materials has become the current trend of development. Phase change material as traditional building materials and phase change materials in a composite made of a new material, because of its large energy density, can be approximated under constant heat absorption and rapid development. On the other hand, application of energy storage phase change material can be kept comfortable, energy-saving heating and cooling needed and welcomed by the construction industry. This article from the multiple aspects of the phase change material specific analysis, to lay the foundation for further research later.Key words:construction materials; phase change material; energy storage technology在当今社会，能源和环境问题人类发展必须面对的两大问题。
相变材料的研究与进展
类 材 料 主要 包 括 多 元 醇 、高 密 度 聚 乙烯 、以 及 具 有 “ 层 状 钙 钛 矿 ” 晶体结构 的金属有机化合物等 。 根 据 相 变 材料 的成 分 ，相 变 材 料 通 常 可 分 为 有 机 相 变 、无 机相 变和复合 相变材料 。亦 可分 为水合相变 材料 和蜡质相 变材
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相变储能材料的研究进展与应用相变储能材料是近年来备受研究关注的一种新型储能材料，具有高能量密度、长寿命、高效率等特点，是未来智能电网和可再生能源等领域的关键技术之一。
本文将从相变储能材料的基本原理、研究进展和应用等方面进行分析和探讨。
一、基本原理
相变储能材料是利用物质在相变过程中所释放或吸收的潜热实现储能和释能的一种功能材料。
相变储能材料通常由两种物料组成，一种是相变材料，另一种是传热材料。
相变材料是指在特定温度范围内，其内部结构发生相变，从而在储能和释能过程中释放或吸收热量。
传热材料是指能够促进相变材料与环境之间的热传递的材料，它们构成了相变储能材料的基本组成部分。
二、研究进展
相变储能材料的研究起源于20世纪60年代，最初的应用是在太空科技领域。
随着全球能源危机和环境问题的日益严重，人们
开始更加重视新能源技术的发展，相变储能材料也越来越受到研究者的关注。
目前，相变储能材料的研究范围已经涵盖了多个领域，包括建筑节能、汽车空调、电子产品、工业生产等。
其中，建筑节能领域是相变储能材料最为广泛的应用领域之一。
使用相变储能材料进行建筑节能，可以减少建筑物对空调的依赖性，降低能耗，减缓全球气候变化等方面发挥着重要作用。
三、应用前景
随着人们对环境和能源问题的日益重视，相变储能材料的应用前景也越来越广阔。
相变储能材料的主要应用领域有：
1. 建筑节能。
相变储能材料可以应用于建筑外墙、屋顶、地板等位置，实现建筑节能。
当前，相变储能材料已经得到了广泛的应用，如利用相变墙体技术进行绿色建筑改造等。
2. 汽车空调。
相变储能材料可以应用于汽车空调系统，通过储存汽车内部的剩余能量和外界环境热量，使汽车可以更加智能化地进行热调节，提升舒适度。
3. 电子产品。
相变储能材料可以应用于电子产品中，如手机配件、电脑散热器等。
它可以将电子产品中产生的废热转化为储存热量的形式进行存储，实现节能减排。
4. 工业生产。
相变储能材料可以应用于工业生产中，如炼钢、铸造、密封等领域。
它可以利用相变材料的物理或化学性质，实现热能的高效利用，提高工业生产的效率和质量。
总的来说，相变储能材料是一种非常有前途的储能技术，它可以解决能源和环境问题，改善人们的生活和工作条件。
相信随着科技的不断进步和完善，相变储能材料将会得到更加广泛和深入的应用。