相变储热材料的有关学习

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1、作者姓名:论文题目5相变储热材料的有关学习李珍勤（无机非金属材料工程1302班)摘要:介绍了相变储热材料的概念与特点；以及相变材料的分类和各类相变材料的性能，储能机理及其优缺点；介绍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:储热材料；相变储热；制备；1相变材料的概念和机理，以及特点相变材料（PCM）是一类在其本身发生相变的过程中，可以吸收环境的热（冷）能，并在需要时向环境发出热（冷）能，从而达到控制周边环境温度的目的的材料。其相变机理是：相变材料从液态向固态转变时，要经历物理状态的变化

2、。在这两种相变过程中，材料要从环境中吸热，反之，向环境放热。在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热，发生相变的温度范围很窄。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。大量相变热转移到环境中时，产生了一个宽的温度平台。该温度平台的出现，体现了恒温时间的延长，并可与显热和绝缘材料区分开绝缘材料只提供热温度变化梯度。相变材料在热循环时，储存或释放显热。相变材料在熔化或凝固过程中虽然温度不变但吸收或释放的潜热却相当大。以冰——水相变的过程为例。对相变材料在相变时所吸收的潜热以及普通加热条件下所吸收的热量作一比较：当冰

3、熔解时，吸收335J／g的潜热，当水进一步加热，温度每升高1℃它只吸收大约4坛的能量。冈此，由冰到水的相变过程中所吸收的潜热几乎比相变温度范围外加热过程的热吸收高80多倍。除冰水之外，已知的天然和合成的相变材料超过500种，且这些材料的相变温度和储热能力各不相同。把相变材料与普通建筑材料相结合，还可以形成一种新型的复合储能建筑材料这种建材兼备普通建材和相变材料两者的优点。然而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

4、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。作者姓名:论文题目5相变过程一般是一等温或近似等温过程,相变过程中伴有能量的吸收或释放,这部分能量称为相变潜热,利用相变过程的这一特点开发了许多相变储能材料。与显热储能材料相比,潜热储能材料不仅能量密度较高

5、,而且所用装置简单、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理。另外,它还有一个很大的优点,即这类材料在相变储能过程中,材料近似恒温,可以以此来控制体系的温度。同时，相变材料还具有以下几个特点：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。利用储能材料储能是提高能源利用效率和保护环境的重要手段之一,可用于解决热能供给与需求失配的矛盾,在能源、航天、军事、农业、建筑、化工、冶金等领域展示出十分广泛和重要的应用前景,储热材料研究目前已成为世界范围内

6、的研究热点。2相变储热材料的种类及其优缺点相变储能材料的相变形式一般可分为四类:固——固相变、固——液相变、液——气相变和固——气相变。相变储能材料按相变温度的范围分为高温(大于250℃)，中温(100～250℃)和低温(小于100℃)储能材料;按材料的组成成分又可分为无机类、有机类(包括高分子类)及无机——有机复合相变储能材料。相变材料是由多组份构成的,包括主储热剂、相变点调整剂、防过冷剂、防相分离剂、相变促进剂等组份。2.1无机类无机类固——液相变材料有结晶水合盐类、熔融盐类、金属(包括合金)和其它无机类相变材料(如水)。其中最典型

7、的是结晶水合盐类,结晶水合盐提供了熔点从几摄氏度到一百多摄氏度的可供选择的相变材料。它们有比较大的熔解热和固定的熔点(实际是脱出结晶水的温度,脱出的结晶水使盐溶解而吸热,降温时其发生逆过程,吸收结晶水而放热)。相变机理如下:AB·mH2O加热(T>Tm)冷却(TTm)冷却(T

8、)、熔解热较大，密度大、一般呈中性。但是这类材料通常存在着两个问题,一是过冷现象,解决的方法有:a1加成核剂,如加入微粒结构与盐类结晶物相类似的物质;b1冷指法,保持一部分冷区,使未熔化的一部分晶体作为成核