相变储能材料的研究与发展

储能技术是通过物理或化学变化将某种能量存储,然后在后续过程中释放利用的技术,现多用于电力系统、交通运输、太阳能利用和移动电子等设备中,能够有效节约能源和提高能源利用率。相变储能材料是相变储能技术的关键载体,对其应用起着重要作用。本文对相变储能材料的基本特征、应用领域、储能原理以及分类等方面作了简要的介绍。并依据成分分类,对目前国内外研究的无机类、有机类、金属基及复合类相变储能材料进行了综述。详细介绍了不同材料的种类、性质、优缺点、适用范围等。最后指出了当前相变储能材料存在的不足,并展望了相变储能材料未来的发展方向和应用前景。     

一种添加蛋白石的固-固相变储能材料的制备及表征

利用天然纳米材料蛋白石(Opal)制备出新型有机-无机体系的聚氨酯/Opal固-固相变储能材料,并通过IR1、H-NMR、DSC、TG、POM、TEM等测试手段对其结构和性能进行表征分析。结果表明,该聚氨酯型相变材料具有较高的相变焓值、适宜的相变温度、热性能稳定和相变过程中不产生液体等特点。同时,加入天然纳米无机材料蛋白石后,结晶性能得到提高。     

有机固-固相变材料的研究进展

综述了多元醇与层状钙钛矿的研究进展，介绍了多元醇二元体系和几种“层状钙钛矿”相变材料的性能、储能机理和优缺点，提出一些可供选择的固—固相变材料，并指出几点研究相变材料时需要解决的问题。     

金属相变储能与技术的研究与发展

相变储能是有效的储热方式.其中,金属相变储热因吸放热过程中,储能密度大,过冷度小,导热率高,反复相变后长期性能稳定,过程易控制,因而在高温储热方面具有广泛的用途.从金属相变储热材料、传热分析、金属相变材料与容器材料的相容性和应用4个方面,回顾了金属固液相变储热的发展.     

相变储能混凝土的研究

相变储能技术对能源的开发和合理利用具有重要意义,在太阳能利用、工业余热回收等方面有着显著的优点.相变储能材料能将暂时不用的能量储存起来,到需要时再将其释放,这就可以缓解能量供与求之间的矛盾,节约了能源.通过把制备的活性炭储能骨料和石墨导热功能基元材料加入混凝土中,取代其中的卵石和河砂,用普通混凝土的制备技术制备相变储能混凝土.实验结果表明,活性炭储能骨料的加入使混凝土中储存了大量的相变材料,制得的储能混凝土的比热容明显高于普通混凝土,石墨提高了其导热系数,但活性炭储能骨料和石墨的加入导致制品的抗压强度下降剧烈.红外光谱证实储能混凝土中的相变材料没有同其它物质反应,因此具有良好的储能效果.     

相变储能材料研究进展

综述了固-固相变储能材料（s-S PCMs：sofid-solid phase change materials）、固-液相变储能材料（s-1 PCMs：solid—liquid phase change materials）的主要优缺点，并主要介绍了以下2种封装方式：（1）PCMs与基体材料复合制成定型PCMs，包括：与有机高分子材料机械共混、用无机多孔材料封装；（2）PCMs微囊化。此外，还分析了PCMs的主要应用领域及PCMs的主要研究方向。     

纳米铜粉／石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固一液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,利用两步法制备了分散均匀稳定的纳米铜粉／石蜡复合相变材料,并研究了其热物性能。研究表明,纳米铜粉的加入能略微降低石蜡相变储能材料的相变潜热,对相变温度的影响不大,但能有效提高石蜡相变储能材料的导热系数,且使纳米铜粉／石蜡复合相变材料具有较好的热稳定性。     

相变恒温材料六水氯化钙的研究

有关相变恒温材料，目前应用较多的是固液相变材料，而固液相变温度是混合相变材料应用的基础。本文着重研究了以氢氧化钡为成核剂和不同用量的无机相变材料六水氯化钙。利用步冷曲线法测定了添加质量分数分别为1．0％、2．0％和3．O％的氢氧化钡时六水氯化钙的相变温度。测定结果表明3．0％氢氧化钡添加量时，相变效果较好，相变温度为28．10℃。     

纳米铜粉/石蜡复合相变储能材料的性能研究

针对石蜡作为固-液相变储能材料存在导热系数小、传热性能差的缺点,利用两步法制备了分散均匀稳定的纳米铜粉/石蜡复合相变材料,并研究了其热物性能。研究表明,纳米铜粉的加入能略微降低石蜡相变储能材料的相变潜热,对相变温度的影响不大,但能有效提高石蜡相变储能材料的导热系数,且使纳米铜粉/石蜡复合相变材料具有较好的热稳定性。     

有机/无机纳米复合相变储能材料的制备

利用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）嵌入到具有层状结构的膨润土层间,使膨润土层间得到改必,通过交换反应,使三羟甲基丙烷和新戊二醇嵌入膨润土层间而制得有机／无机纳米复合相变储能材料,利用X射线衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）对制得有机／无机纳米复合相变储能材料进行了表征。     

空调蓄冷用相变材料的研究进展

本文综述了空调用相变蓄冷材料的国内外研究进展,简要介绍了相变蓄冷材料的性能要求和基本分类,总结了已有相变蓄冷材料存在的不足,并指出了优化性能的方法,特别是改善无机类材料的过冷、相分离,有机类材料的导热性能差等问题。对比了无机和有机两类材料在相变蓄冷中的优劣,并对今后空调蓄冷用相变材料的发展方向提出了建议。本文侧重强调满足空调蓄冷温区的材料,并针对典型材料展开深入调研和评述,为更好的改善空调蓄冷用相变材料的性能和推动其实际应用提供依据。     

有机相变材料的建筑节能应用和研究

在分析有机相变材料的分类和特点的基础上,介绍了目前有机相变材料的制备方法和手段,从建筑节能材料和建筑蓄热构件两方面综述了近期国内外有机相变材料建筑节能应用的研究现状以及有机相变材料导热系数的改善方法,展望了其在建筑节能领域的应用和开发前景.     

相变储能材料及其应用研究进展

人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平。因此,在大力发展新能源的同时,着力研发节能环保新材料新技术具有十分重要的意义。相变材料(phase-change materials,PCM)是一种节能环保的储能材料,它在蓄热与温控等领域具有大规模商业应用的潜力。本文首先对相变储能材料的基本特征、工作原理以及分类等方面作了简要的介绍;并就相变储能材料在温控与蓄热等领域的应用与发展情况进行了具体的分析,指出了PCM的性能是制约其深入广泛应用的主要技术障碍。在此基础上,详细评述了PCM存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过功能复合等新技术优化材料性能、设计新材料体系、拓展新的应用领域将是相变储能材料未来的主要发展方向。     

Integrating phase change materials into concrete through microencapsulation using cenospheres

Phase change materials (PCMs) can enhance the building energy efficiency through thermal energy storage and thermal regulation. Microencapsulated PCMs (MEPCMs) provide a better utilization of PCMs with building materials. This study proposes a novel method to encapsulate PCMs into cenospheres which are hollow fly ash particles generated in coal burning power plants with size ranging from a few micrometers to hundreds of micrometers. The shell of the cenosphere inherently has some small pores which are sealed by a thin layer of glass-crystalline film. By removing this film through chemical etching, these holes can be exposed, providing paths for PCMs moving into the internal void of cenospheres. A thin layer of silica is coated on the PCM loaded cenospheres to prevent the possible leakage of liquid PCMs. The produced PCM microcapsules are referred to as CenoPCM, which can be directly added into traditional construction and building materials such as concrete to produce thermally active concrete. Prototype thermally active cement mortar integrated with the produced CenoPCM capsules have also been manufactured and characterized for its mechanical and microstructural properties. The characterizations showed that there was only minor reduction in strength and the mortar remained strong enough for building application. From this work, it is found that the produced CenoPCM capsules have great potential to be added into construction materials for reducing energy consumptions in buildings.     

相变储能材料的腐蚀性与封装材料研究进展

相变储能材料通过相变过程释放热能。通过利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用,提高能效和开发可再生能源,是当今能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。技术人员选择包装材料对相变储能材料进行封装,以便相变材料释放的热能应用于实际生活中。封装材料和封装技术的有效选择往往决定实际应用效果。综述了目前国内外在相变材料对存储材料的腐蚀性及相变储能材料的封装技术方面的研究成果,并展望了今后的研究重点。     

有机改性蒙脱土基复合相变材料的制备及相变动力学分析

以癸酸(CA)、肉豆蔻酸(MA)、硬脂酸(SA)三元低共熔物为相变材料,有机改性蒙脱土(OMMT)为层状封装材料,采用熔融浸渗法制备 CA-MA-SA/OMMT 复合相变材料,相变材料和层状材料的最佳质量比 m(CA-MA-SA)∶m(OMMT)=7∶3。采用 X 射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变材料的结构、性能进行表征。结果表明：三元脂肪酸低共熔物被有效封装在改性后的蒙脱土层间,复合相变材料的相变温度为20.14℃,相变潜热为89.14 J·g-1。相变动力学分析结果,复合相变材料的相变反应级数为1.18,活化能为14.22 kJ·mol-1。活化能说明低共熔物与蒙脱土之间是嵌合关系,不是化学吸附。     

新型相变储能材料研究进展

介绍了相变材料的种类、特点以及储能机理,重点论述了新型相变材料的研究发展,对于复合相变材料和胶囊化相变材料做了较为详细的说明,概括了相变材料的主要研究方向.     

有机相变储热材料的研究进展

概括和评述了有机相变储热材料和有机复合相变储热材料应用于热能储存的研究进展,讨论了各类材料的优缺点。指出,有机复合相变储热材料是今后有机相变材料重点发展的方向,提高传热能力、建立适当的储热模型、加强使用性能及相变材料和载体之间相互作用等的研究是有机复合储热材料今后应重点解决的问题。     

Phase change material based cold thermal energy storage: Materials,techniques and applications – A review

This paper gives a comprehensive review on recent developments and the previous research studies on cold thermal energy storage using phase change materials (PCM). Such commercially available PCMs having the potential to be used as material for cold energy storage are categorised and listed with their melting point and latent heat of fusion. Also techniques for improving the thermo-physical properties of PCM such as heat transfer enhancement, encapsulation, inclusion of nanostructures and shape stabilization are reviewed. The effect of stability due to the corrosion of construction materials is also reported. Finally, different applications where the PCM can be employed for cold energy storage such as free cooling of building, air-conditioning, refrigerated trucks and cold packing are discussed.