相变储能材料.ppt

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1、材料科学与工程王浩任101596相变储能材料7/22/20211材料学院王浩任101596相变储能材料的定义及研究背景定义：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）量，并在需要时向环境放出热（冷）量，从而达到控制周围环境温度的目的的材料。背景：当今社会能源短缺及环境污染成为我们所面临的重要难题。开发利用可再生能源对节能和环保具有重要的现实意义。相变储能技术通过相变材料相变时吸收或放出大量热量以达到能量存储的目的，是常用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式。该技术在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、气废热和余热的回收利用、工业与民用建筑和空

2、调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。7/22/20212材料学院王浩任101596原理储能机理利用材料的比热容或者材料温度的变化（显热）。利用材料物态的转变（相变热）7/22/20213材料学院王浩任101596下面从一些方面介绍相变储能材料相变储能材料的组成及物理性能相变材料的制备方法相变储能材料的性能表征及测试方法相变储能材料的应用对相变材料未来的展望7/22/20214材料学院王浩任101596一、相变储能材料的组成及物理性能相变材料的种类很多，从蓄热过程中材料相态的变化方式来看，分为固-液相变、固-固相变、固-气相变和液-气相变四类。由于后两种相变方

3、式在相变过程中有气体产生，使得材料的体积变化很大，难以控制，但在实际应用中很少被选用。因此，固-液相变和固-固相成为重点研究对象。结晶水合盐石蜡多元醇陶瓷基复合材料7/22/20215材料学院王浩任101596从材料的化学组成来看，主要分为无机相变材料和有机相变材料。无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等无机物。与无机类相变储能材料相比，有机类相变储能材料具有无过冷及析出，性能稳定，无毒，腐蚀等优点。其中石蜡类相变潜热量大、相变温度范围广、价格低，所以在相变储能材料的研究使用中受到广泛的重视。但石蜡类相变储能材料热导率较低，也限制了其应用范围。为有效克服石蜡类有机化合物相变储能材

4、料的缺点，同时改善相变材料的应用效果及拓展其应用范围，复合相变储能材料应运而生。复合相变材料由较稳定的有机化合物和具有较高导热系数的无机物颗粒制备而得，因而复合相变材料具有稳定的化学性质，无毒无腐蚀性或毒性和腐蚀性小。同时它的导热能力较有机物有较大的改善。石蜡因其具有较高的相变焓及较稳定的化学性质，并具有相变稳定、易调节广泛应用于相变储能系统。不同组成的石蜡相变温度不同，可以通过将不同相变温度的石蜡进行互混得到较广范围的相变温度。石蜡中添加入高导热系数的无机物颗粒，得到的复合物不仅导热系数有所提高，同时还保持了有机物原有的优点。7/22/20216材料学院王浩任101596二、相变材料的

5、制备方法目前制备相变材料的方法主要有以下几种:①基体材料封装相变材料法②基体和相变材料熔融共混法③混合烧结法7/22/20217材料学院王浩任101596基体材料封装相变材料法封装相变材料法就是把基体材料按照一定的成形工艺制备成微胶囊、多孔或三维网状结构,再把相变材料灌注于其中或把载体基质浸入熔融的相变材料中。其中微胶囊化技术包括界面聚合法和原位聚合法:⑴界面聚合法是将两种反应单体分别存在于乳液互不相溶的分散相和连续相中,而聚合反应是在相界面上发生的。这种制备微胶囊的工艺优点为:可以在常温下操作,而且方便简单、效果好。缺点:①对壁材要求较高,被包覆的单体要有较高的反应活性;②制备出的微胶

6、囊夹杂有少量未反应的单体;③界面聚合形成的壁膜的可透性一般较高,不适于包覆要求严格密封的芯材等。⑵原位聚合法的技术特点是:单体和引发剂全部置于囊心的外部且要求单体可溶,而生成的聚合物不溶,聚合物沉积在囊心表面并包覆形成微胶囊。7/22/20218材料学院王浩任101596基体和相变材料熔融共混法利用相变物质和基体的相容性,熔融后混合在一起制成组分均匀的储能材料。此种方法比较适合制备工业和建筑用低温的定形相变材料,IndabaH等人通过熔融共混法成功地制备出石蜡/高密度聚乙烯定形相变材料,并探讨了这种材料在建筑节能中的应用。7/22/20219材料学院王浩任101596混合烧结法这种方法首

7、先将制备好的微米级基体材料和相变材料均匀混合,然后外加部分添加剂球磨混匀并压制成形后烧结,从而得到储能材料。这种方法通常用于制备用于高温的相变储能材料,例如:张仁元、RandyP、张兴雪等人利用此方法成功地制备出Na2CO3-BaCO3/MgO,Na2SO4/SiO2以及NaNO3-NaNO2/MgO无机盐/陶瓷基复合储热材料。7/22/202110材料学院王浩任101596三、相变储能材料的性能表征及测试方法根据储能材料的使用特点