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1、1936功能材料2007年第12期(38)卷＊复合相变材料研究进展张东,康韡,李凯莉(同济大学材料科学与工程学院,上海200092)摘要:复合相变材料主要指性质相似的二元或多(或)改变其温度来变化。这种方式的储能密度虽然较元化合物的一般混合体系或低共熔体系,形状稳定的大,但是技术复杂并且操作性不强,目前仅在太阳能领固液相变材料,无机有机复合相变材料等。因其独特域受到重视,离实际应用尚较远。而潜热储能是利用的功能成为近来新材料研究的热点。介绍了较为常见材料在相变时吸热或放热来储能或释能的,这种材料的几种复合相变材料的制备方法,溶胶凝胶法、加热共不仅能
2、量密度较高,而且所用装置简单、体积小、设计熔法、多孔介质法,微胶囊法,高分子聚合法等,并对它灵活、使用方便且易于管理。另外,它还有一个很大的们的特点进行了分析,最后介绍了复合相变材料的前优点,就是这类材料在相变储能过程中,材料近似恒景。温,可以以此来控制体系的温度。在这3大类储能材关键词:复合相变材料;制备;前景料中,潜热储能最具有实际发展前途,也是目前应用最[3]中图分类号:TB34文献标识码:A多和最重要的储能方式。文章编号:1001-9731(2007)12-1936-05相变材料按照相变方式一般可分为4类:固-固相变材料、固-液相变材料、固
3、-气相变材料和液-气相变材1引言料。相变材料按相变温度的范围可分为高温中温和低人类进入工业社会以来,传统能源正在以惊人的温相变材料。相变材料有无机相变材料,有机相变材速度消耗,人类正面临前所未有的能源危机。日益恶料以及复合相变材料。化的环境使人类意识到节约能源、寻找新能源、保护环复合相变储能材料主要指性质相似的二元或多元境的重要性。因此,人们要研究和利用可再生能源。化合物的一般混合体系或低共熔体系,形状稳定的固可再生能源中太阳能、风能、生物质能等都是传统能源液相变材料,无机有机复合相变材料等。复合相变材得替代品,但是这些能源存在间歇性、波动性等缺点
4、,料一般有两种形式:一种是两种相变材料混合;另一种为了解决这些问题可利用相变材料得特性实现能量得是定型相变材料。两种相变材料混合虽制造简单,但[1,2]时间空间转换。具有一般相变材料的缺点,需要封装,容易发生泄漏,材料储能的本质意义在于,它可将一定形式的能使用不安全等。定性相变材料是由相变材料和高分子量在特定的条件下储存起来,并能在特定的条件下加组成的混合储能材料,相变材料一般为石蜡有机酸等,以释放和利用。因此可以实现能量供应与人们需求一高分子材料一般为HDPE(高密度聚乙烯,具有较高的致性的目的,并达到节能的作用。熔点,作为支撑物),后者作为支撑
5、和密封材料将相变按储能方式划分,储能材料一般可分为:显热式、材料包容在其组成的一个个微空间中,因此在相变材潜热式和化学式3大类,其中潜热式和化学储能已不料发生相变时,定性相变材料能保持一定的形状,且不是纯粹的热能储存,因为它已包含着化学反应。在显会有相变材料发生泄漏。与普通相变材料相比,它不热的热能贮存材料中,其热是简单地由增加固体或液需封装器具,减少了封装成本和封装难度,避免了材料体材料的温度来贮存。如果材料的比热是一个常数,泄漏的危险,增加了材料使用的安全性,减少了容器的[4]在该材料中的贮存数值与物质的温升成正比例。显热传热热阻,有利于相变材
6、料与传热流体间的换热。储能材料在操作性方面是比较简单方便的,但是在储2复合相变材料的制备方法及特性能的同时,材料自身的温度也在不断变化,其释能的诱导条件来自周围环境。因此,无法达到控制环境温度复合相变材料的制作一般有以下几种,溶胶凝胶的目的,并且该类材料储能密度较低,装置体积庞大,法、加热共熔法、多孔介质法、微胶囊法、高分子聚合因此它的应用价值不是很高。化学储能是利用可逆化法。在这几种方法中,加热共熔法、多孔介质法应用广学反应的反应热来进行储能的,其本质是热能在恒温泛,高分子法正在兴起。的可逆吸热反应中转化为化学能。因此为了使该过程2.1溶胶凝胶法
7、是可逆的,其平衡常数由改变反应物的浓度或压力和溶胶凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶＊基金项目:国家自然科学基金资助项目(50472090)收到初稿日期:2007-05-24收到修改稿日期:2007-09-13通讯作者:张东作者简介:张东(1968-),男,吉林长春人,教授,博士生导师,主要研究相变材料。张东等:复合相变材料研究进展1937胶凝胶化和热处理形成氧化物或其它固体化合物的方法。其过程是:用液体化学试剂或溶胶为原料,在液相中混合均匀并进行反应,生成稳定且无沉淀的溶胶体系,放置一段时间后转变为凝胶,经脱水处理,在溶胶[5]或凝胶状态下成
8、型为制品(图1)。特点反应条件温和,两相分散均匀,改变反应组分可制备多种具有不同性能的聚合物基纳米复合材料。它与传统共混方
