有机固-固相变储能材料的研究进展

对近年来国内外兴起的有机固-固相变储能材料进行了综述,根据改性方法的不同有机固-固相变储能材料被分为两大类即物理共混类复合相变储能材料和化学改性类复合相变储能材料,分别对两种相变材料的性能、储能机理、优缺点等方面进行了阐述比较,并对其应用和发展前景进行了探讨与展望。     

高分子固-固相变储能材料的研究与应用

综述了各类高分子固-固相变储能材料的性能、储能机理及其优缺点,介绍了此类材料的各种应用, 并对其发展前景做了探讨和展望。高分子固-固相变储能材料具有储能密度大,相变温度恒定,体积变化小,相变过程无液体泄漏等诸多优点,已成为能源开发利用和材料科学研究的新热点。     

有机-无机复合相变材料的研究进展

有机相变材料具有过冷度小、无相分离、蓄热强等优势,在相变储热领域一直受到广泛的关注。然而,较低的热导率、液相泄漏和较差的热稳定性成为限制其应用的瓶颈缺陷。近几年,有机-无机复合相变材料的研究成为新的热点,极大地促进了有机相变材料的应用和发展。本文综述了常见的提高有机相变材料导热性能的高导热性纳米材料,以及制备有机-无机定形复合相变材料常选用的多孔支撑材料,并从制备方法、作用方式和热物性等方面介绍了有机-无机复合相变材料,复合相变材料相比于单一纯相变材料具有诸多优越的性能。预测有关结构优化、封装工艺并与高效储能系统结合的研究会成为有机-无机复合相变材料未来的发展趋势。     

相变储热材料研究进展

介绍了相变储热材料的种类和特点 ,讨论了固 -液相变、固 -固相变蓄热材料的性能和应用 ,并总结了目前相变材料应用上的缺陷及解决方法。     

石蜡固-固相变材料的制备及性能

针对石蜡(PA)相变材料难以乳化分散、离子交联定型的问题，利用聚丙烯酸(PAA)羧基的亲水性，易离子化特性，设计了低聚合度PAA接枝石蜡，以自乳化方法制备石蜡乳液，通过常温离子交联，在水介质中、短周期内制备了石蜡固-固相变材料(PA SS-PCMs)。利用扫描电子显微镜对PA乳液及PA SS-PCMs的形貌进行了表征、分析，利用红外光谱仪、X射线衍射仪、偏光显微镜、差示扫描量热仪、热重分析仪对石蜡接枝产物及PA SS-PCMs的分子结构、结晶性能、热稳定性进行了测试和分析。结果表明：该定型方法对不同种类石蜡具有普适性，通过接枝改性、离子交联能得到较高储能效率的石蜡固-固相变材料。研究发现：分两次添加55^#石蜡(PA1)，前期减少PA1的投入占比，后期添加不参与反应的PA1，能有效提高接枝产物的自乳化能力及相变储能能力。在此基础上，制备了AA∶PA1∶BPO质量比为1.8∶15(10+5)∶0.05的PA1 SSt-PCMs，其结晶温度为45.52℃，结晶焓为-182.28J/g，循环100次后结晶焓损失3.05%，具有较高的储能密度和良好的储热稳定性。     

添加碳素复(混)合相变储热材料的研究及应用进展

相变储热材料因具有储热密度大、相变温度变化小且过程易控制等优点而在许多领域具有重要应用。但传统的相变储热材料存在导热系数低及固-液相变过程中液态泄漏问题,阻碍了其实际应用。碳材料如石墨、碳纤维、碳泡沫和膨胀石墨,他们都具有高导热系数、低密度和良好的化学稳定性。将碳材料添加到相变储热材料中或与相变储热材料进行复合,从而构成碳素复(混)合相变储热材料,储热材料的导热系数及其性能可明显提高。本文综述了碳素复(混)合相变储热材料的研究进展。利用膨胀石墨的多孔特性吸附有机物制备膨胀石墨基复合相变储热材料,其储热密度大、导热系数高、性能稳定、成本低且在固-液相变过程中没有液态的流动性问题,是未来研究和应用最重要的碳素复合相变储热材料。     

聚丙烯蜡固-固相变材料的制备与工艺优化

针对聚丙烯蜡相变材料难以乳化分散、离子交联定型的问题,利用聚丙烯酸（PAA）羧基的亲水性,易离子化特性,设计了低聚合度聚丙烯酸（PAA）接枝聚丙烯蜡,以自乳化方法制备聚丙烯蜡乳液,通过常温离子交联,在水介质中、短周期内制备了聚丙烯蜡固-固相变材料（PPW SS-PCMs）。首先利用红外光谱仪、核磁共振波谱仪、扫描电子显微镜分析测试,探讨了丙烯酸的浓度及瞬时浓度对聚丙烯蜡（PPW）接枝产物自乳化能力的影响。然后,利用偏光显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、热重分析仪对PPW接枝产物及PPW SS-PCMs的结晶性能、热稳定性做了测试和分析。结果表明：随着丙烯酸（AA）质量占比升高,定型相变材料的相变焓随AA含量的提升而下降。在一定范围内,通过提高AA瞬时浓度能提高改性PPW的自乳化能力,减少定型组分添加量。当AA、PPW、BPO质量比为0.36∶1∶0.05及滴加速率为9mL/min时,所制备的PPW SS-PCMs的结晶温度为52.46℃,结晶焓为-53.61J/g,储能效率为81.26%,具有较好的热稳定性。     

水合无机盐及其复合相变储热材料的研究进展

水合无机盐具有适宜的相变温度、较大的相变潜热、原料廉价以及热导率较高(相对有机相变材料而言)等优势而有望成为中低温热利用领域理想的储热材料。然而,水合盐具有过冷、相分离和液漏等缺陷,一直以来成为限制其应用的瓶颈缺陷。水合无机盐作为相变储热材料的传统研究主要集中在成核剂和增稠剂的选择上,近几年一些研究者开始研究水合无机盐复合或封装工艺,极大地促进了水合盐性能提升方面的工作。本文综述了常见的几种低温类水合无机盐过冷和相分离现象的解决方法以及基于这几种低温水合无机盐的复合相变储热材料的研究,复合相变材料较单一纯相变材料具有诸多优越的性能,预测采用多孔材料吸附封装技术或微胶囊封装技术来制备水合无机盐复合相变材料可能成为未来解决水合盐液漏问题的研究热点。     

赤藓糖醇相变储热材料研究进展

赤藓糖醇具有较高的相变焓、无毒以及优异的热稳定性，作为综合性能较好的中温相变储能材料被广泛研究。但是，赤藓糖醇在相变过程中存在易泄漏、过冷度大以及导热性能较差的缺点，导致其热能的利用效率不高，极大地限制了其作为储热材料的应用。本文综述了近年来在解决赤藓糖醇相变储热材料易泄漏、过冷度高和热导率低等问题的研究进展。赤藓糖醇定型复合相变储热材料的制备方法主要有共混压制法、静电纺丝法、微胶囊法及多孔材料吸附法等，可根据不同制备方法采取相应复合策略以达到对其封装定型、降低过冷度和提高热导率的目的。最后认为未来对赤藓糖醇复合相变储热材料的研究除了解决其本身存在的热性能问题，还需对其进行功能化，以拓展其应用前景。     

相变材料的研究与进展

综述了相变材料的研究进展状况,介绍了相变材料的分类以及各类相变材料的性能、储能机理和优缺点,讨论了固一液相变、固一固相变、液一气相变材料的性能和应用。并介绍了一些新型的相变材料,指出了该领域中有待解决的问题,展望了未来相变材料的发展前景。     

十二水磷酸氢二钠相变储能材料研究进展

水合盐相变材料因其高能量储存率与理想的相变温度成为储热领域的热门材料,在建筑节能、太阳能应用、冷链运输、衣物纺织、航空航天领域都有广阔的发展前景。十二水磷酸氢二钠（disodium hydrogen phosphate dodecahydrate,DHPD）作为典型的无机水合盐相变材料,具有相变温度适中（35℃左右）、潜热值高（256.6J/g左右）、价格低廉等优点。然而,与大多数水合盐相同,过冷与相分离的问题限制了其实际应用,对此十二水磷酸氢二钠的研究多侧重于成核剂和增稠剂对该问题的改善,近年来也有学者开始研究该水合盐与其他材料的复合体系。本文介绍了各类成核剂与增稠剂在该水合盐中的应用情况,回顾了十二水磷酸氢二钠与其他水合盐、有机脂肪酸、矿物质基复合体系的研究进展与应用,分析表明这些复合材料较单一水合盐性能更加全面与优越,继续寻找新的材料推进复合体系的丰富性以提升其性能与应用范围会是后续研究的重点。     

相变储热技术研究进展

相变储热技术是储能技术的主要方向之一，在太阳能、风能发电、工业余热回收利用、分布式能源系统等领域具有广泛应用。本文通过梳理总结近年来国内外关于相变储热技术的研究成果，对相变材料进行分类并对其性质、优缺点、适用范围等进行了详细介绍。本文针对相变材料在实际使用中存在的泄漏、腐蚀、过冷、传热性能差等缺陷，重点介绍了复合相变储热技术及传热性能强化技术。指出当前相变储热技术存在的不足并对相变储热技术的未来发展方向进行了展望，可靠的复合相变技术、高效的传热强化技术、提高储热材料高温及循环稳定性等方面应是未来的主要研究方向。该综述研究对相变储热技术的进一步研究和开发具有重要参考价值。     

高温相变材料胶囊化及应用研究进展

高温相变材料因具有较高的相变温度，且单位体积的潜热值较大，将其胶囊化用于高温领域（＞120℃）具有较大的应用前景。本文介绍了高温相变材料的种类及其胶囊化技术，对不同类型的高温相变胶囊制备方法进行了阐述。指出了目前高温相变胶囊制备过程中存在的问题，如金属大胶囊的芯材与壁材的相容性、微/纳胶囊易破碎等。重点论述了溶胶-凝胶法、水热法制备高温相变微/纳胶囊过程中囊壁材料、热处理温度等对胶囊性能的影响。针对上述因素引起的胶囊热循环性能差、过冷大等问题，提出了解决方案。最后阐述了高温相变胶囊的相关应用情况，并提出未来在寻找与芯材相容性好的壁材、优化微/纳胶囊制备方式、抑制胶囊过冷等方面需要进一步探索。     

相变储热的传热强化技术研究进展

相变储热技术具有储热密度大、相变温度稳定以及过程容易控制等优点,具有广泛应用前景。相变储热技术在应用中需完成热能的储存与释放过程,其传热特性直接决定应用效果。储热技术的传热强化主要包括三个方面：一是相变材料本身的导热强化;二是潜热型功能热流体的对流传热强化;三是储热器的传热强化。本文综述了国内外在相变储热技术的传热强化研究方面的进展,主要介绍了膨胀石墨、泡沫金属等复合相变材料的导热强化,相变微胶囊及相变微、纳米乳液潜热型功能热流体传热强化以及管壳式储热器、板式储热器、螺旋盘管储热器等储热器的传热强化。文章指出,膨胀石墨基复合相变材料具有高热导率、大储热密度以及良好的定型特性,且价格低廉,极具应用前景。纳米乳液功能热流体具有表观比热容大、流阻较小等优势,但存在稳定性较差、过冷度大等问题。板式储热器具有较大的传热面积、较高的传热功率,适宜应用于相变材料传热系统。但应用背景不同,针对不同场景提供不同储热器的选型及指导值得作进一步的研究。     

用于冷链的低温相变材料的研究进展

相变材料（PCM）具有较高的储能密度，有利于能源的储存和高效利用。对于低温相变材料，其应用从相变温度为0℃至室温的空调和建筑等领域到零下的工业制冷和食品、药物等的运输储藏，非常广泛。本文从水溶液相变材料体系和非水相变材料体系两方面对冷链用相变材料进行了系统介绍，并从过冷、长期稳定性和导热等角度综述了近年关于冷链用相变材料的研究。指出对于水溶液相变材料体系存在的严重过冷及盐-水体系较强的金属腐蚀性，可通过使用合适的成核剂、改善相变材料对成核剂的浸润性、避免纳米粒子团聚及用不锈钢或聚合物材料封装等方法改善；对于非水相变材料体系，可通过引入高导热的纳米粒子和支撑材料，微胶囊化PCM等方法来解决有机物热导率较低的问题。关于纳米粒子的聚沉以及引入支撑材料和微胶囊化PCM导致的大量潜热损失问题，指出改善纳米粒子和支撑材料与PCM的亲和性是值得尝试的方向。