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时间:2018-07-15
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1、相变材料应具有以下几个特点:凝固熔化温度窄,相变潜热高,导热率高,比热大,凝固时无过冷或过冷度极小,化学性能稳定,室温下蒸汽压低。此外,相变材料还需与建筑材料相容,可被吸收。3相变储能材料的特点作为相变材料主要应满足的要求有:合乎需要的相变温度:足够大的相变潜热:性能稳定,可反复使用;相变时的膨胀收缩性小;导热性好,相变速度快;相变可逆性好,原料廉价易得等。绝大多数无机物相变材料具有腐蚀性,相变过程中存在过冷和相分离的缺点。为防止无机物相变材料的腐蚀性。储热系统必须采用不锈钢等特殊材料制造,从而增加了制造成本:为抑制无机物相变材料在相变过程中的过冷和相分离,需通过大量试验研究,寻求好的成核
2、剂和稳定剂。而有机物相变材料则热导率较低。相变过程中的传热性能差,在实际应用中通常采用添加高热导率材料如:铜粉、铝粉或石墨等作为填充物以提高热导率。或采用翅片管换热器,依靠换热面积的增加来提高传热性能,但这些强化传热的方法均未能解决有机相变材料热导率低的本质问题。固一液相变材料主要优点是价格便宜,但是存在过冷和相分离现象,从而导致储能不理想:易产生泄露问题,污染环境;腐蚀性较大,封装容器价格高等缺点。与固一液相变材料相比,固一固相变材料具有不少优点。可以直接加T成型,不需容器盛装:固一固相变材料膨胀系数较小,相变时体积变化较小:不存在过冷和相分离现象,不需要加入防过冷剂和防相分离剂;毒性很
3、低,腐蚀性很小;无泄露问题,对环境不产生污染;组成稳定,相变可逆性好,使用寿命长:装置简单,使用方便。固一固相变材料主要缺点是相变潜热较低,价格较高。4应用展望相变储能材料的开发已逐步进入实用阶段,主要用于控制反应温度、利用太阳能、储存工业反应中的余热和废热。低温储能主要用于废热回收、太阳能储存及供暖和空调系统。高温储能用于热机、太阳能电站、磁流体发电及人造卫星等方面。此外,固一固相变蓄热材料主要应用在家庭采暖系统中,它与水合盐相比.具有不泄漏、收缩膨胀小、热效率高等优点,能耐3000次以上的冷热循环(相当于使用寿命25年):把它们注入纺织物,可以制成保温性能好、重量轻的服装:可以用于制作
4、保温时间比普通陶瓷杯长的保温杯:含有这种相变材料的沥青地面或水泥路面,可以防止道路、桥梁结冰。因此,它在工程保温材料、医疗保健产品、航空和航天器材、军事侦察、日常生活用品等方面有广阔的应用前景。今后相变储能材料的发展主要体现在以下几个方面:(a)进一步筛选符合环保的低价的有机相变储能材料,如可再生的脂肪酸及其衍生物。对这类相变材料的深入研究,可以进一步提升相变储能建筑材料的生态意义:(b)开发复合相变储热材料是克服单一无机或有机相变材料不足,提高其应用性能的有效途径;(c)针对相变材料的应用场合,开发出多种复合手段和复合技术,研制出多品种的系列复合相变材料是复合相变材料的发展方向之一:(d
5、)开发多元相变组合材料。在同一蓄热系统中采用相变温度不同的相变材料合理组合,可以显著提高系统效率,并能维持相变过程中相变速率的均匀性。这对于蓄热和放热有严格要求的蓄能系统具有重要意义:(e)进一步关注高温储热和空调储冷。美国NASALewis研究中心利用高温相变材料成功的实现了世界上第一套空间太阳能热动力发电系统2kW电力输出,标志这一重要的空间电力技术进入了新的阶段。太阳能热动力发电技术是一项新技术,是最有前途的能源解决方案之一,必将极大地推动高温相变储热技术的发展。另外,低温储热技术是当前空调行业研究开发的热点,并将成为重要的节能手段;(f)纳米复合材料领域的不断发展,为制备高性能复合
6、相变储热材料提供了很好的机遇。利用纳米材料的特点制备新型高性能纳米复合相变储热材料是制备高性能复合相变材料的新途径。3相变材料的应用相变材料的应用已逐步进入实用阶段,且在许多领域都具有应用价值,如太阳能利用、电力调峰、废热利用、跨季节储热和储冷、食物保鲜、建筑隔热保温、电子器件热保护、纺织服装、农业等㈨¨⋯。I.3.2纳米复合相变材料由于纳米材料具有独特的电、磁和光学性能,为常规的复合材料的研究增添了新的内容,含有纳米单元相的纳米复合材料通常以实际应用为直接目标,是纳米材料工程的重要组成部分,正成为当前纳米材料发展的新动向。文献l1州中研究了用溶胶—凝胶法制备新型有机-无机纳米复合相变储热
7、材料,并利用差式扫描量热分析仪测定材料的相变温度、相变潜用寿命长、反复使用也不会分解和分层、过冷现象也不太严重、对应用中的影响不大。但是它们有一个严重的缺点,就是将其加热到固-固相变温度以上,它们由晶态固体变成塑性晶体时,塑晶有很大的蒸气压,易挥发损失,从而导致其使用时仍需容器封装,体现不出固——固相变材料的优越性。固——固相变材料与固——液相变材料相比具有很大的优点:一是它无需容器盛装,可以直接加工成型;二是固——固相
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