相变储能材料

1、相变储能材料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。综述了固一固相变，固一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 固一固相变 固一液相变引言：今年來，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

2、利用率的设施。同时 由在相变的过程中，温度的几乎恒定，因此也可以用于调节周围环境的温度，并11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、相变过程主耍分为固一固相变、固一液相变储能材料。 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。固一固相变储能材料目前开发的固一固相变储能材料中，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，同层分子以范徳华力连接，层 与层直接由一0H形成氢键连接，

3、当达到固一固相变时，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，但是要发生固一液相变所须温度很高，所以发生固一固相变厉仍温度仍有 很高的上升幅度而不至丁发生固一液相变。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，固一固相变的热较大，大小与分子中含的轻基数目有关，分子中的疑 基数目越多，则相变过程中的熔变越大。儿种多元醇的相变温度和相变热见下表：表1名称 PE PG NPG分子中轻基数目4 3 2相变温度厂C188 81 43相变焰J/g323 193 131熔点厂C 260 198 126多元醇

4、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。为了达到这个要求可以将多元醇的两种或三种 按不同比例混合，调节相变温度。不同种类和不同比例的多元醇的混合体系其相变温度和 熔变有较大变化，其中加入TMP所形成的PE-TMP体系最为好。多元醇二元体系的转变温度和转变焙见下表：表2组分 PE PE-TM PE-NGPPE% 100 50 25 50PE-PE50 72相变温度。C188 48 119 169 123 149相变焰KJ/mol36.8 125.4 5. 56 10. 17 22.3 28.8多元醇相变材料有使用寿命长、相变熔大

5、、无液相产生、体积变化小等优点。固一液相变储能材料目前固一液相变储能材料比固一固相变储能材料更成熟，主要有无机水合盐和有机物。 无机储能材料无机水和盐有较大的溶解热和固定的熔点，是低中温相变中的重要材料，主要有结晶 水和盐、熔融盐、金属和金属合金等。使用较多的主要有碱及碱土金属卤化物、硝酸盐、 硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐等。但是这类材料易出现“相分离”和“过冷”的现象。“相分离”现象是指多次反复使用后，材料中的盐和水分离，有部分盐步溶结晶水而沉 在底部，形成分离现象，导致储能能力下降，缩短了使用周期。如果加入増稠剂和晶体结 构改变剂后就能解决该问题。“过冷”现象是指物质到达冷凝点并不结晶而

6、是耍到冷凝点 一下才会发生，这样会导致相变温度发生变化。要防止“过冷”现象常选用过冷倾向、熔 点比相变材料略高、组成与性质接近相变材料的化合物。常用无机水和盐相变材料见下表：表4相变材料硫酸钠熔点/C 32.4熔解热J/g 250. 8防过冷剂硼砂防相分离剂高吸水树脂十二烷基苯硕酸钠醋酸钠58.2250.8Zn(OAc)2 Pb (OAc) 2氯化钙29180BaS CaS04磷酸氢二钠35205硼砂、石墨明胶、树胶阴离子表面活性剂二氧化硅、膨润土、聚乙烯醇聚丙烯酰胺为了适合应用要求，需加入柔软剂如硅酸钠、廿油等：为调节相变温度可以釆用混合相变材料。有机储能材料有机相变储能材料常有高级脂肪烧类

7、、醇类、芳香烧类、多轻基碳酸类等。另有高分 子类、聚烯烧类、聚烯醇类、聚烯酸类。其中典型的有尿素、CFC、PE、PEG、PMA、PA等。一般说來同系有机物的相变温度和相变焙会随着碳链的增加而增大，这样就可以得到 具有一系列的相变温度储能材料，但是随着碳链的増加，温度的变化值会逐渐减小。由于 高分子化合物类的相变材料是具有不同分子量的混合物组成的，并11由于分子链较长，结 晶并不完全，因此它的相变过程有个熔融温度范围。有机相变储能材料有固体成型好、不易发生“相分离”和”过冷”的现象，腐蚀性小、 性能稳定等优点。目前，为了克服固一液相变储能材料流动性的缺点，出先了很多形状稳定的固一液相 变材料。即

8、在相变过程中，外形可以保持固态，而不流动。这类材料主要是在有机物中加 入高分子树脂类，如聚乙烯、聚苯乙烯等。结论及展望：如果在水泥中加入这些材料，这样的水凝就能在建筑中有很大的前景，因为它可以合 理的利用太阳能，在外面温度高的时候可以将能量储存起來，到温度低的夜晚将能量释放, 保证室内的温度稳定，使室内更加舒适，同时可以减少空调的使用，减少大气污染。但是 如何保证材料能够长期使用是一个很重耍的问题包括循环使用过程中的性能退化问题，相 变材料从机体中泄漏等。如果能够合理解决，这种水泥在市场上会有酒嶠木赫令力。随着人们生活水平的提高，人们对周围环境的要求也会越來越高，对环境保护、节约 能源、减少污

9、染的要求也会逐渐提高，多以对储能技术的需要也会更强烈。这样必然会是 储能技术更快的发展。因此，在不久的将来，储能材料会有很大的市场，会获得更为广泛 的应用。参考文献：1薛平，李建立，孙国林，韩晋民储能调温新型材料在建筑领域的应用研究.材 料导报，2021年5月5期2马烽，王晓燕，程立媛.癸酸-月桂酸/膨胀石墨相变储能材料的制备及性能研 究.功能材料报，2021年S1期3杨玉山，董发勤，廿四洋.相变储能混凝土的研究.功能材料报，2021年2期4施韬，孙伟，王倩楠潜热储能石膏基建筑材料的制备及其储（放）热行为研究功 能材料报，2021年6月34期3马宝国，塞守卫，金磊，张琴.无机/相变定型储能材料

10、的制备研究进展材料 导报，2021年12期6周盾白，周子鹄，贾德民.机相变材料制备技术的研处进展.材料导报，2021年 15期7陈爱英，汪学英，曹学增.相变储能材料的研究进展与应用.材料导报，2021 年5期8樊魏峰，张兴祥.有机固-固相变材料的研究进展.材料导报，2021年7期9黄金，张仁元，伍彬.复合相变储能材料制备工艺对其浸渗率和相对密度的影 响.材料科学与工程学报，2021年5期10张仁元，孙建强，柯秀芳，周晓霞.Al-Si合金的储热性能.材料研究学报, 2021年2期11张东，周剑敏，吴科如，李宗津.颗粒型相变储能复合材料.材料研 究学报，2021年5期12赵建国，郭全贵，高晓晴，魏

11、兴海，史景利，要立中，刘朗.石蜡/膨胀石墨相 变储能复合材料的研制新型炭材料，2021年2期13史巍，张雄.相变储能大体积混凝土的控温性能同济大学学报（口然科学 版），2021年4期14缪春燕，褚晓东，姚有为，唐国翌，翁端.复合固液相变储能微球的制备.功 能材料，2021年10期15马烽，王晓燕，李飞，陈明辉.定形相变储能建筑材料的制备与热性能研究. 材料工程，2021年6期16施韬，孙伟.相变储能建筑材料的应用技术进展.硅酸盐学报，2021年7期17梁辰，闫全英，张林，李国栋.墙体储能用定形相变石蜡储热性能的实验研究. 太阳能学报，2021年12期20刘成楼.相变储能材料在抗裂抹面砂浆中的应

12、用研究.新型材料建筑报，2021 年7期21张秦，曾亮，张东.膨胀石墨、石墨烯改善无机盐相变材料热物性能.无机 盐工业,2021年5期22周晓明.PEG/PVA高分子固-固相变储能材料的制备.合成树脂及塑料，2021年 3期23顾晓华，西鹏，牛淑青，高芬.一种新型固-固相变储能材料的制备及其表征.中山大学学报（自然科学版）2021年Z2期24赵建国，郭全贵，刘朗，鲍居宇，王海青，王闯.膨胀石墨基相变储能材料的 研究.现代化工，2021年Z1期25宋晓庆，姜猛进，叶光斗，李守群，徐建军.石蜡/聚乙烯醇相变储能纤维的制 备与表征.复合材料学报，2021年1期26马保国，蹇守卫，金磊，穆松，张琴.无

13、机/相变定型储能材料的制备研究进展. 材料导报，2021年12期27付英，曾令可，王慧，刘艳春.相变储能材料在工业余热回收领域的应用研究 进展.工业炉，2021年5期王昭俊.相变储能墙体材料传热理论与应用研究综述暖通空调，2021年11期张永娟，张雄，郑雯，张耀忠.复合相变纳米组件用于大体积混凝土控温研究.同济大学学报（自然科学版）,2021年9期孙建强，张仁元.金属相变储能与技术的研究与发展.材料导报.，2021年8期尚燕，张雄.储能新技术一相变储能.上海建材，2021年6期李玉红，焦庆影，夏定国，于志辉.常低温相变储热材料的研究和应用.化学 教育，2021年10期粟劲苍，刘朋生具有储能功能的聚氨酯固-固相变材料的研究.华东理工大 学学报（自然科学版），2021年2期粟劲苍，刘朋生.高分子固-固相变储能材料的研究与应用.合成树脂及塑 料，2021年2期顾晓华，西鹏，刘朝辉，贾永堂，沈新元.聚氨酯固-固相变储能材料的研究. 中山大学学报（自然科学版），2021年Z1期赵建国，