1、相变蓄能材料的简介
相变材料(Phase Change Materials,简称PCM。所谓相变储能是指物质在相变化过程中吸收或释放能量.正是这一特性构成了相变储能材料具有广泛应用的理论基础。
2、什么 叫 相变材料!
相变材料在特定温度范围内能够改变其物理状态,例如从固态变为液态或反向。在熔化过程中,相变材料吸收并储存大量潜热;而在冷却时,储存的热量会逐渐释放,直至达到相变温度。相变过程中储存或释放的能量称为潜热。当材料的物理状态发生变化时,其温度在相变完成前基本保持稳固,形成一个宽的温度平台。虽然温度不变,但吸收或释放的潜热却相当大。相变材料主要分为三大类:无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐、金属或合金等;有机相变材料则主要包括石蜡、醋酸等有机物。近年来,复合相变材料因其能有效克服单一无机物或有机物的缺点而受到关注,改善了相变材料的应用效果。然而,混合相变材料也可能带来相变潜热下降或长期相变过程中的变性等问题。相变储能建筑材料结合了普通建筑材料和相变材料的优点,能够吸收和释放适量的热能,无需特殊技能即可安装使用,且具有经济效益。这项技术起源于1982年,由美国能源部发起。随着技术的发展,相变材料已被应用到石膏板、墙板、混凝土构件等建筑材料中。1999年,一种新型建筑材料——固液共晶相变材料被成功研发,并在墙板或轻型混凝土预制板中浇注,以保持室内温度适宜。此外,含有相变材料的沥青地面或水泥路面能够防止道路、桥梁、飞机跑道在冬季深夜结冰。将相变材料与建筑材料结合的方法包括将PCM密封在容器内、密封后置入建筑材料中、通过浸泡渗入多孔建材基体、直接与建筑材料混合以及将有机PCM乳化后添加到建筑材料中。北京振利高新技术公司成功地将不同标号的石蜡乳化,然后按一定比例与相变特种胶粉、水、聚苯颗粒轻骨料混合,配制成兼具蓄热和保温的相变蓄热浆料。试验楼的测试工作正在进行中,公司还开发了相变砂浆和相变腻子等产品。在建筑围护结构中应用相变材料,可以显著提高热容,有助于保持室内温度稳固,减少空调负荷,从而降低建筑能耗。然而,选择合适的相变材料至关重要,需要具备高熔化潜热、良好的可逆性和适当的相变温度等特性。尽管目前在相变储能建筑材料的耐久性和经济性方面存在一些问题,但其智能化功能性的特点不容忽视。随着建筑节能意识的提高,相变储能建筑材料的应用前景十分广阔。
3、相变材料的材料选择
研究用于建筑围护结构的相变建筑材料时,选择合适的相变材料至关重要。理想的相变材料应具备以下特点:高熔化潜热,使其在相变过程中能贮藏或释放较多的热量;相变过程可逆性好,膨胀收缩性小,过冷或过热现象少;具有合适的相变温度,以满足特定温度控制需求;导热系数大、密度大、比热容大;无毒、无腐蚀性,成本低,制造方便。在实际研制过程中,找到完全满足这些理想条件的相变材料非常困难。因此,人们通常会首先考虑相变温度合适且相变潜热较大的相变材料,然后再综合考虑其他影响研究和应用的因素。现存的主要问题在于相变储能建筑材料的耐久性和经济性。耐久性问题包括相变材料在循环过程中的热物理性质退化、相变材料从基体泄漏以及相变材料对基体材料的影响。经济性方面,如果要最大化解决这些问题,将导致单位热能储存费用上升,使其失去与其他储热法或普通建材竞争的优势。尽管如此,相变储能建筑材料经过20多年的发展,其智能化功能性的特点已经得到了广泛认可。随着人们对建筑节能需求的增加和环保意识的提升,相变储能建筑材料的应用前景十分广阔。它将在未来的建材领域发挥重要作用,并逐渐被人们所认知。徐祖耀院士在马氏体相变、贝氏体相变、形状记忆材料及材料热力学等领域取得了丰硕的研究成果。他揭示了无扩散的马氏体相变中存在间隙原子的扩散,重新定义了马氏体相变并修正了经典动力学方程。他还成功地通过热力学计算铁基材料。1995年,徐祖耀院士当选为中国科学院院士。
4、相变蓄热材料有哪些
相变蓄热材料有多种类型,主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。无机相变材料是一类重要的相变蓄热材料,主要包括结晶水合盐类及其衍生物等。这些材料通过结晶和水合反应实现相变蓄热过程,具有较高的储能密度和良好的储能效率。它们一般具有价格相对较低的优势,并在一定温度范围内具有较高的储能潜力。但是,也存在一些问题,比如一些材料的过冷现象和腐蚀性。因此在使用时需要进行一定的技术处理以优化性能。有机相变材料是一种含有烷烃、脂肪酸等成分的固态有机物质。这些材料具有良好的稳固性和可靠性,不易发生腐蚀现象。此外,有机相变材料的相变温度范围广泛,可以根据实际需求进行选择。相比于无机相变材料,有机材料的相变过程更为温和,且在一定的温度范围内能够保持稳固的储能性能。这使得它们在许多应用领域中具有广泛的应用前景。复合相变材料则是结合了无机和有机材料的优点而开发的新型材料。它们通过合理的组合和优化设计,实现了多种材料的协同作用,提高了材料的整体性能。复合相变材料不仅能够提高蓄热能力,还能改善材料的稳固性和耐久性。此外,通过合理的结构设计,还可以实现材料的模块化应用,进一步扩大了应用范围。综上所述,不同类型的相变蓄热材料具有不同的特点和优势,应根据具体的应用需求和条件进行选择和使用。随着科学技术的不断进步,这些材料在能源存储领域的应用前景将会更加广阔。
5、相变相变材料
相变材料是一种特殊材料,它在特定温度范围内发生相变时,会吸收或释放大量热量。这种特性使其在能源储存和温度调控方面展现出巨大的潜力。在上海市青年科技启明星计划、国家自然科学基金和上海市纳米技术专项等项目的支持下,我们研发出了一种纳米石墨相变储能复合材料,它具有显著的优势。这款新型材料的储能密度高,能有效提升能量存储效率,导热换热效果出色,保证了其在使用过程中的安全稳固。而且,它还具备阻燃和环保特性,对于环境保护意义重大。与习惯相变材料相比,纳米石墨基相变储能复合材料的导热系数显著提高,相变温度范围可调至-40~+70°C,储能密度甚至可以达到150~200J/g。经过1000次循环测试,其性能损耗保持在5%以下,显示出极高的耐久性。相变材料的应用领域广泛,涵盖建筑节能,例如用于当代农业温室的温度调控;太阳能利用,通过相变储存和释放热量;在生物医药制品和食品冷藏运输中,它有助于保持产品的新鲜度;在物理医疗领域,如热疗,相变材料能提供稳固的温度控制;电子设备散热和运动员降温保暖服饰中,它也发挥着重要作用。此外,它还被应用于航天科技中的红外伪装,电力调峰,工业余热储存利用等领域,为这些行业提供了创新的解决方案。扩展资料物质从一种相转变为另一种相的过程。物质系统中物理、化学性质完全相同,与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。与固、液、气三态对应,物质有固相、液相、气相。
6、什么是相变储能技术
相变储能技术是一种利用物质相变过程进行储能的技术。相变储能技术是通过利用某些物质在相变过程中的潜热来实现能量的储存和释放。这些物质在固态和液态之间的相变过程中,会吸收或释放大量的热量,因此可以用于调节环境温度、平衡能源供需等。具体来说,在储能阶段,这些相变材料会吸收外界热量,发生相变,将能量储存在材料中;在释放阶段,这些材料通过相变过程释放之前储存的热量。相变储能技术的应用非常广泛。它可以用于建筑领域,改善建筑的舒适度并减少能源消耗;也可以用于太阳能领域,存储多余的太阳能,在需要时释放;还可以用于电力系统稳固等方面。此外,该技术具有响应速度快、储能密度高、温度调节范围宽等优点。通过合理设计和应用,相变储能技术可以有效地提高能源利用效率,降低能源消耗,促进可持续发展。相变储能技术的实现主要依赖于相变材料。这些材料的选择对技术的性能和应用范围至关重要。理想的相变材料应该具有高热容量、良好的热稳固性、无毒性、环保性以及在相变过程中体积变化小等特点。随着科学技术的进步,越来越多的新型相变材料被研发出来,为相变储能技术的应用提供了更广阔的空间。总的来说,相变储能技术是一种高效、环保的能源利用方式,通过物质相变过程实现能量的储存和释放。它在建筑节能、太阳能利用以及电力系统稳固等领域有着广泛的应用前景。随着技术的不断发展和进步,相信相变储能技术将在未来的能源领域中发挥更加重要的