太阳能储能材料.doc

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1、太阳能相变储能材料太阳能是巨大的能源宝库，是解决当前能源危机和环境污染的理想能源，但是到达地球表面的太阳辐射能量密度偏低，且受到地理、季节、昼夜及天气变化等因素的制约，表现出稀薄性、间断性和不稳定性等特点。为了保证供热或供电装置的稳定不问断的运行，需要利用相变储热装置，在能量富裕时储能，在能量不足时释能。太阳能热发电储热系统中的相变储热材料主要为高温水蒸汽和熔融盐，利用熔融盐作为储热介质具有温度使用范围宽，热容量大，粘度低，化学稳定性好等优点，但盐类材料在高温下对储热装置有较强的腐蚀性。现有研究表明可以应用于空间太阳能热动力系统的相

2、变材料主要为金属及其共晶混合物等，目前研究较多的是氟盐及其共晶混合物。有机相变材料具有相变温度适应性好、相变潜热大、理化性能稳定等优点，因而在太阳能储热利用中受到普遍关注，常用材料为一些醇、酸、高级烷烃等，如熔点为55．1℃热熔为160kJ／kg的硬脂酸，熔点82℃热熔为263kJ／kg的乙酰胺等。相变材料有固-液相变,液-气相变,固-气相变和固-固相变材料4大类,但是由于液气和固气相变过程中有着大量气体产生,体积变化很大,对容器的要求很高,故在实际中应用很少。固-液和固-固相变材料式目前研究最多,最广,也是最成熟的两大类储热材料。

3、1）固-液相变材料固-液相变材料主要包括水和盐,无机盐,金属或合金,部分有机物等。(1)水和盐　它的使用温度一般在100℃以下(见表2),式中低温相变材料中目前较为广泛的一类。无机水和盐具有较高的潜热和较大的体积储热密度、固定的熔点(实际是结晶水脱出的温度,脱出结晶水是盐溶解而吸热,降温时发生逆过程吸收结晶水放热)、良好的导热性能、无毒性,且大多式化工副产品,价廉易得。其缺点是过冷度大、易发生晶液分离和热性能的严重衰减等。解决过冷度的方法主要有:加微粒结构与盐类结晶物类似的成核剂、搅拌法、冷指法等;解决晶液分离的方法有:搅拌法、浅盘

4、容器法,增稠(悬浮)剂法、额外水法等。(2)无机盐　这是一类使用温度较高的相变材料,从100～1000℃以上,其相变潜热很高,特别是Li等第一主族元素的化合物,潜热最高可超Na,K过1000kJ,但是锂盐的价格很昂贵。另外,可以根据需要将各种无机盐制成混合盐或共晶盐,得到所需温度的高储热密度相变材料。无机盐固2液相变材料(如:LiF)目前NaF已经在空间太阳能热动力发电系统中应用。(3)金属相变材料　它的优点是具有非常大的导热系数,一般高于其他储热材料的几十倍甚至上百倍。此外,金属相变材料还具有较大大储热密度,较好的热稳定性和较长的

5、使用寿命等优点。与此同时，为了具有良好储热特性,促使国内外许多学者纷纷开始研究金属相变料,80年代以后,Birchnall，Riechman，张仁元等人对金属相变材料进行了比较系统的研究。研究发现,Al2Si、2Zn、2Cu、2Cu等用作储热MgAlMg材料,性能良好。但是金属相变材料在相变中有液相产生,使用时必须有容器盛装,容器材料对金属相变来说必须是惰性的,且容器必须密封,以防止泄露影响环境,造成对人员的伤害。这一缺点很大程度上束缚了金属相变材料在世纪中的应用。(4)有机相变材料　主要包括石蜡、脂肪酸、聚烯烃等石蜡有链烷烃混合而

6、成,分子式为CnH2n+2。随着炭链的增长,熔点和潜热会变大。一般说来,有机相变储热材料的相变温度及相变热随着气碳链的增长而增长。为得到合适的相变温度及像变热,常将几种有机物配合形成多组分有机储热材料,从而拓宽了这种材料的使用范围。2)固-固相变材料固-固定形相变材料主要是通过晶体有序或无序结构转变,进行可逆储热和释能,由于它在相变过程中不生成液体或气体,具有体积变化小、物过冷、相分离、物腐蚀、传热性较好、性能稳定且寿命长等优点,是一种理想的储热材料,日益受到人们的重视,已经逐渐成为最有应用开发前途的一类新型功能材料。固-固相变材料

7、目前主要有:多元醇、高密度聚乙烯和层状钙钛矿及部分无机盐类等。