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。     

无机相变储能材料的研究进展

无机水合盐作为相变储能材料,具有价廉易得、化学性质稳定等优点。在电力调峰、工业余热回收、建筑采暖等领域具有广泛的应用。然而无机变储能材料本身具有相变温度高、过冷度大、相分层严重、导热性差等缺陷,这些问题严重制约了它们在现实生活中的应用。本文介绍了近年来国内外研究者解决无机相变储能材料相变温度高、过冷度大、相分离严重、导热性差等问题的方法,总结了提高无机相变储能材料性能的举措,并对无机相变储能材料的应用前景及发展趋势作了展望。     

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。     

水合盐相变储热材料改性策略研究进展

水合盐相变储热材料因其成本低、潜热高、防火安全、市场需求量大等优点,而受到了广泛关注。本文介绍了水合盐相变材料的储热原理,指出了实际应用过程中存在的关键问题,如相分离、过冷、导热性差、易泄漏等。详细回顾了水合盐相变材料的改性策略及其研究进展,通过添加增稠剂消除相分离,添加成核剂降低过冷度,添加导热增强剂提高导热系数,采用封装技术改善综合性能,同时防止泄漏等。最后,指出了目前研究存在的不足,并对未来的重点研究方向提出了展望。     

相变储能材料CaCl2·6H2O的研究进展

综述了无机水合盐相变储能材料CaCl₂·6H₂O近年来的研究进展,指出过冷、相分离、低热导率和易泄漏问题是制约其发展的主要障碍。介绍了不同成核剂和增稠剂对CaCl₂·6H₂O过冷和相分离问题的改善,概述了提高热导率和解决泄漏问题的研究现状,总结了现阶段研究中的优点以及不足,并对相变储能材料CaCl₂·6H₂O未来的研究发展方向进行了展望。     

有机相变储能材料的制备研究现状

介绍了低温相变储能材料国内外研究现状及发展趋势,并详细研究了常见的高分子低温相变储能材料的制备方法,包括多孔吸附法、物理共混熔融法、微胶囊封装法和交联/接枝法。此外,详细说明了低温相变储能材料在各个领域的应用。     

相变微胶囊改性及其在光热转换中的应用

相变材料微胶囊化为相变材料提供良好密封保护，有效地解决了相变时的体积变化和泄漏问题。但相变微胶囊热导率低、机械强度和热稳定性差、功能单一等问题不容忽视。相变微胶囊改性是解决这些问题的有效途径。本文首先对相变微胶囊的组成、结构及制备方法进行介绍。重点综述了多芯材、多壳层和杂化壳等改性方式的原理及研究进展，概述了不同改性方式和改性材料对相变微胶囊的性能提升和功能拓展，主要包括增强其导热、蓄热能力、热稳定性、力学性能等，并使其多功能化。在此基础上，对改性相变微胶囊在光热转换中的发展做了详细阐述，对光热转换相变微胶囊的光热材料、工作原理和最新进展进行总结。最后讨论了相变微胶囊改性的现存问题和未来发展方向，指出应简化改性过程，加大多功能型相变微胶囊的开发力度，加快推进光热转换相变微胶囊的实际应用。     

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。     

丙烯酸树脂一正十二烷醇相变微胶囊制备及性能表征

微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变温度近似恒定、便于储存和输运等特点,在热能储存、输运和利用领域具有广泛的应用前景。本工作采用悬浮聚合法辅以超声辐照手段合成了以正十二烷醇为芯材、丙烯酸树脂为壳材的新型高相变潜热相变微胶囊(MEPCM)颗粒。用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差式扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)和激光粒度仪(LPSA)等设备对微胶囊性能进行了表征。结果表明,所制相变微胶囊呈较规则球体,粒径为638.14~1478.65 nm,中位径d50为933.91 nm。冷却过程中微胶囊芯呈两种不同的结晶过程,囊芯含量为43%,与设计值50%较接近,包覆率达86%,熔化相变潜热为93.31 kJ/kg;包覆后的相变材料融化温度为22.26℃,过冷度从4.61℃降至2.13℃。壳材不与芯材反应。MEPCM质量降低起始温度略高于纯正十二烷醇,封装可改善相变材料的热稳定性,该相变微胶囊具有良好的潜热储存能力和较快的温度变化响应速度。     

改善相变材料微胶囊导热性能措施及其进展

相变材料微胶囊化较好地解决了传统单一相变材料的缺陷,但微胶囊相变材料具有较低的导热系数,导致储能系统在吸热或者放热过程中的有效热率极低,热量无法快速有效地进行储存和释放,较大地限制了相变微胶囊的应用。因此,提高相变微胶囊的导热系数成为了近年来的研究重点。主要在壁材中添加纳米材料、芯材中添加纳米材料、采用无机材料封装以及微胶囊表面金属化修饰等几个方面总结了在改善微胶囊相变材料导热性能方面的国内外研究状况。     

脂肪酸相变储能材料热性能研究进展

在以往所研究的相变材料中,脂肪酸由于展现出优越的性能,得到了研究者更多的关注,但同样存在相变温度不适宜和导热性能差等热性能问题。本工作通过现有文献对脂肪酸相变储能材料的热性能进行系统分析,提出了脂肪酸与脂肪酸、脂肪醇及石蜡复合3种有效解决相变温度不适宜的方法;针对导热性能差提出了多孔材料吸附、添加碳材料或金属粒子和微胶囊化3种高效易行的强化传热方式,进而说明这一领域目前研究重点。同时,对脂肪酸储能材料的相变性能、导热增强方法及导热增强剂进行了比较,分析了各自的优缺点。最后,对脂肪酸相变储能材料热性能研究的不足之处进行了探究,并指出了制备出更多能应用于建筑节能和纺织等领域的脂肪酸相变储能材料和着重研究脂肪酸与石蜡的复合等进一步研究方向。     

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。     

Preparation and properties of novel ceramic composites based on microencapsulated phase change materials (MEPCMs) with high thermal stability

Ceramic composites are widely used in medium/high temperature thermal energy storage (TES) and catalysis. Due to the high latent heat of phase change materials (PCMs), it is an effective method to improve the TES capacity by combining PCMs with ceramic materials. However, PCMs are easy to leak after being heated, so they need to be microencapsulated. Furthermore, for porous ceramic catalytic composites, the leakage of PCMs will block the pores, which seriously hinders their application. In this paper, a novel microencapsulated phase change material (MEPCM) with thermal expansion void was prepared using “double-layer coating, sacrificing inner layer” method. Based on that, two kinds of ceramic composites have been prepared. One is a TES material which composed of alumina, glass frit (GF) and MEPCMs. Thermal analysis results showed that the composite can still maintain stable heat storage performance after 200 melting-solidification cycles with little latent heat loss. Another is a multifunctional porous composite phase change material (CPCM) by loading Ce and Mn as catalyst via solution combustion synthesis (SCS) method, which can be used in low temperature SCR catalysis and other catalytic fields (100–300 °C). Based on MEPCMs with thermal expansion void, the two ceramic composites show great potential in energy storage and catalysis.     

Particle Technology in the Formulation and Fabrication of Thermal Energy Storage Materials

This article reviews the state of the art of the formulation and fabrication of sensible, latent, and thermochemical thermal energy storage (TES) materials with special focus on the role of particle technology in enhancing the performance of these materials. Molten salt-based sensible TES materials have been intensively studied, particularly the use of doped nanoparticles for enhancing specific heat capacity and thermal conductivity. For latent TES, the inclusion of property enhancers is among the most effective approaches to address the low thermal conductivity and supercooling issues of phase change materials (PCMs), whereas the encapsulation of PCMs and structurally stabilized composite PCMs are the favorable methods to address leakage and chemical incompatibility challenges. Thermochemical TES materials are often incorporated with an inert or an active host matrix for structural stabilization.     

无机芯微胶囊相变材料的研究进展

综合了近几年对无机芯相变微胶囊的报道,针对微胶囊相变材料（MCPCM）做了总结与概括,从其制备方法和应用领域进行了系统研究,并探讨了现存的问题以及需改进的方面。得到以下结论：微胶囊相变材料（MCPCM）是采用微胶囊封装技术对固-液型相变材料包覆封装的具有核壳结构的复合材料,可广泛地应用在太阳能光热储存、工业余热回收和传热流体领域。无机相变材料具有高储热密度、相变温度恒定、低成本等优点,因此无机芯微胶囊相变材料具有更好的应用空间。但目前采用的微胶囊相变材料也有其自身的缺点,如聚合物导热系数低,相变温度范围小等,有待于进一步研究。     

二维纳米片基复合相变储热材料研究进展

相变材料（PCMs）作为潜热储存和释放的介质,能够解决热能供需矛盾,从而缓解能源危机。纯相变材料具有能量密度高、温度范围广、能量输出稳定性强等优点,但其热导率低和在相变过程发生渗漏的缺点阻碍了其广泛的应用和发展。通过将PCMs与二维纳米片复合,PCMs热导率低和渗漏问题被有效解决。通过在导热机理方面进行详细阐述的基础上,综述了近几年来有关碳基二维纳米片、六方氮化硼（h-BN）纳米片、二硫化钼等复合储热材料的研究进展,为高性能二维纳米片基复合PCMs的设计提供一定的研究思路。     

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。