相变材料的研究进展与应用综述

0 引言

近年来，由于能源短缺问题越来越显著，各国开

始致力于发展可再生能源和回收废热，例如对太阳能、

风能、地热能等的利用[1]。如图1所示，2007—2012年

期间，可再生能源的装机容量增长速度逐渐加快，尤

其是电力行业。就可再生能源的种类而言，增速最快

的主要是太阳能的利用[2]。如何将分散的太阳能有效

地集中起来，已成为太阳能后续利用时需首要解决的

问题。目前，相变材料(PCM)产生的相变蓄热储存太

阳能已被证明在太阳能应用方面有很大的潜力，相比

于一般的储存材料，如水或岩石等，单位体积的PCM

能储存更多的热量，另一个关键优势是PCM 储热和

恢复等温发生，这使得它们非常适用于空间加热/冷

却应用。1 相变材料的分类及其特性相变蓄热材料是利用物质在相变(如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等)过程发生的相变热来进行热量的储存和利用。根据相变温度高低，相变蓄热分为低温和高温两种，低温相变蓄热主要用于废热回收、太阳能储存以及供热和空调系统。高温相变蓄热材料主要有高温熔化盐类、混合盐类、金属及合金等，常用

于航空航天业等。根据蓄热材料的化学组成，分类如图2

所示。

(1)有机材料：主要包括石蜡和非石蜡。石蜡由直

烷烃混合而成，分子式为C n H 2n +2(20≤n ≤40)，相变潜

热为140~280 J/g ，相变温度范围在20~60 ℃[3]，随链

的增加，熔点和熔解热依然随之增加[4]。石蜡的物理、

建筑节能■保温隔热与材料相变材料的研究进展与应用综述

李志生，张姝婷

(广东工业大学土木与交通工程学院，广州510006)

Research Progress and Application of Phase Change Materials

LI Zhi-sheng,ZHANG Shu-ting

(School of Civil and Transportation Engineering, Guangdong University

of Technology, Guangzhou 510006, China)

Abstract ：Phase change materials (PCM)have advantages of the isothermal monomer high energy storage and the constant energy storage process.This paper concludes advantages and disadvantages of all kinds of common phase change material,discusses as good PCM what thermal physical properties should have.The application of PCM is introduced in various aspects,pointing out existing problems of PCM and proposing its future development trend.

Keywords ：phase change materials (PCM); energy storage; characteristics; application

2016年第4期(总第44卷第302期)doi ：10.3969/j.issn.1673-7237.2016.04.015

收稿日期：2015-09-09；修回日期：2015-10-17摘要：相变材料在蓄热方面具有单体蓄能高、蓄能过程等温发生等优势，通过归纳各类常见相变材料

的优缺点，探讨了作为良好相变材料应具有的热物理特性，同时，通过对相变材料在生产和生活中应用的介绍，总结了相变材料在当前应用中存在的问题，且对其未来的发展趋势提出展望。

关键词：相变材料；

储能；特性；应用中图分类号：TU5文献标志码：A 文章编号：1673-7237(2016)04-0057-04

图1 2007—2012

年可再生能源年平均增长率57