相变储能材料-王蒙

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1、渭南师范学院本科毕业论文题目：相变储能材料学院：化学与生命科学学院专业班级：高分子材料与工程1班毕业年份：2015姓名：王蒙学号：110844028指导教师：刘展情副教授渭南师范学院教务处制相变储能材料的研究情况王蒙（渭南师范学院化学与生命科学学院材料工程系11级1班）摘要：相变储能物质的存在形式通常分为固态、液态和气态，相变是指物质从一种聚集态到另外一程中吸收和释放的那部分能量称之为相变潜热。相比较于显热，相变潜热一般较大，一般比物质的热容量高1-2个数量级。能源是人类赖以生存的基础，但是在能量供给之间常常存在时间和空间上不匹

2、配的矛盾，目前许多能源不能得到合理充分的利用。相变储能技术是指在相变储能材料发生相变的过程中将热能储存起来，并且需要时再将储存的热能释放出来。相变材料具有蓄/放热过程近似等温、储能密关键词：相变储能；相变潜热；能源1.相变储能材料的研究概况相变储能在日常生活中的应用己有几千年的历史。如古代人们已经开始利用冰来贮冷。但相变贮能的研究真正兴起是在上个世纪六十年代。提高能源的利用率和宇航业的发展对相变材料提出了应用需求，促进了相变贮能的发展。相变储能的研究主要归结为两大部分，一部分是相变材料的研究，包括材料的制备方法和技术，相转变机理

3、，材料的物理性质(熔点、潜热等)及材料与容器的相容性，材料的使用寿命及稳定性(如有无熔析、过冷现象及寻求控制、排除这些现象的方法)等，另一部分就是热物理问题的研究，包括相变储热器的设计、提高相变材料导热能力的措施、储热装置的强化传热及运行情况的控制。上个世纪70年代能源危机以来，相变储能的基础和应用研究在世界发达国家迅速崛起并得到不断发展。其研究和应用涉及材料学，太阳能，工程热物理，空调和采暖及厂业废热利用等领域。应该说相变储能理论是生长于上述诸多领域中的新学科，它的发展经历了一个从无到有，从简单现象到深刻理论和应用的发展过程。

4、国内相变储能材料的研究始于九十年代初，中国科学院广州化学所、中国科技大学、清华大学、华中理工大学、北京航天航空大学、重庆大学等多所大学和研究单位相继展开了相变贮能材料的开发和研究工作。但总的来说，我国相变储能材料的理论和应用研究与发达国家相比还较薄弱。目前政府和工业界对节能和温控材料及技术研究很重视，投入了大量的经费进行攻关。有理由相信，我国在相变贮能材料和技术领域很快会取得突破性进展。2相变储能材料的基本原理相变材料的相变形式一般可分为下面四类:(1)固一气相变(solid-gas)(2)液一汽相变(liquid-gas)(3

5、)固一液相变(solid-liquid)(4)固一固相变(solid-solid)大多数物质的相变形式只有三种:固态一液态，液态一气态，固态一气态。除这三种相转变类型外，少数物质或在特定的状态还可发生固一固形式的相转变，如可以由一种结晶形态转化为另一种结晶形态，即晶型转变，或者结晶态转变为无定型态，这些相变过程中物质均保持为固态，称为固一固相转变，我们所研究的超支化聚氨酷就是一种由结晶态转变为无定型态的固一固高分子相变材料。以上四种形式的相转变均为一热力学过程，相变潜热是衡量一种物质热力学性能优劣的一个重要标尺。把相变物质视为一

6、热力学体系，其相变潜热是单位质量物质相转变过程所吸收的热量(焦耳/克，工程上常用的单位为千卡/公斤)，在数量上等于相变过程中体系焙变化。相变过程中体系焙的变化来自体系嫡的变化，即相变前后物质分子运动自由度的变化。分子运动自由度变化愈大，则相变烩和相变潜热愈大。上式还表明，相变潜热和相变温度有关，在相同的相变嫡的情况下，相变温度愈高，相变潜热也愈大。4.相变储能材料的选择标准目前虽然PCM广泛应用于各个领域，但并不是所有可以发生相变的物质都可以用作热能贮存和温度控制，不同的应用领域对相变材料有不同的要求。作为一种有实际价值的储热相

7、变材料必须符合以下条件，这些是作为一种相变材料取舍的关键因素。1、热性质:有适合的相转变温度(如用作保温服饰及建材的相变材料的相变温度必须在20-30℃之间，用于电子元件散热降温的相变材料的相变温度在40-80℃之间);较大的贮能容量，也就是较高的相转变潜热;适宜的热传导系数;2、相转变过程必须完全可逆，而且正过程和负过程的方向仅仅具有温度依赖性。3、物理性质:有利的相平衡，蒸气压低，密度高，体积变化越小越好;4、动力学性质:不过冷或低过冷现象，有适当的结晶温度;5、化学和物理稳定性:长期化学稳定性，循环使用率高、无毒、无腐蚀、

8、不易燃、不污染环境;6、经济性:原料丰富，来源易得;生产工艺不能太复杂;成本较低。在实际应用中，完全满足这些要求的材料很少，但在材料的研究和开发过程中，必须尽量考虑全面，对材料进行改性以提高材料的热力学性质或通过其它辅助材料复合的方法来改善材料的性能，提高材料的