相變蓄熱材料

1、1文獻(xiàn)綜述1.1相變蓄熱材料1.1.1相變蓄熱材料的研究背景隨著全球能源形勢(shì)的日益緊張，節(jié)能與環(huán)保受到世界各國(guó)越來(lái)越多的重視。但是由于能源的供給與需求具有較強(qiáng)的時(shí)間性和空間性，在許多能源利用系統(tǒng)中(如太陽(yáng)能系統(tǒng)、建筑物空調(diào)和采暖系統(tǒng)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、余熱廢熱利用系統(tǒng)等)存在著供能和耗能之間的不協(xié)調(diào)性(失配)，從而造成了能量利用的不合理性和大量浪費(fèi)。例如：在不需要熱時(shí)，卻有大量熱的產(chǎn)生，有時(shí)候供應(yīng)的熱卻有很大一部分作為余熱被損失掉，這些都

2、需要一種類似于儲(chǔ)水池儲(chǔ)水一樣的物質(zhì)把熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，需要時(shí)再釋放出來(lái)，這樣的物質(zhì)稱為熱能儲(chǔ)存材料(蓄熱材料)。人們對(duì)蓄熱材料，特別是相變蓄熱材料的認(rèn)識(shí)和研究是近幾十年的事情。二十世紀(jì)二十年代以來(lái)，特別是七十年代能源危機(jī)的影響，相變蓄熱的基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)研究在發(fā)達(dá)國(guó)家迅速崛起，并得到不斷的發(fā)展，日益成為受人重視的新材料。在太陽(yáng)能利用、電力的“削峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用以及工業(yè)與民用建筑采暖與空調(diào)的節(jié)能領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，近年來(lái)已成為

3、世界范圍的研究熱點(diǎn)。相變儲(chǔ)能材料作為儲(chǔ)能技術(shù)的基礎(chǔ)，在國(guó)內(nèi)外得到了極大的發(fā)展。1.1.2相變蓄熱材料的分類1.1.2.1根據(jù)蓄熱材料的化學(xué)組成分類(1)無(wú)機(jī)相變材料主要包括結(jié)晶水合鹽、熔融鹽、金屬或合金。結(jié)晶水合鹽通常是中、低溫相變蓄能材料中重要的一類，價(jià)格便宜，體積蓄熱密度大，熔解熱大，熔點(diǎn)固定，熱導(dǎo)率比有機(jī)相變材料大，一般呈中性，且工作溫度跨度比較大，更重要的是可在高溫下進(jìn)行蓄熱。例如KNO3NaNO3熔鹽、K2CO3Na2CO3熔

4、鹽、CaCl26H2O、Na2HPO412H2O、Na2CO310H2O、Na2SO45H2O等[1]。但其在使用過程中會(huì)出現(xiàn)過冷、相分離等不利因素，嚴(yán)重影響水合鹽的廣泛應(yīng)用[23]。(2)有機(jī)相變材料主要包括石蠟脂肪酸、某些高級(jí)脂肪烴、醇、羧酸及熱機(jī)、太陽(yáng)能熱發(fā)電、太陽(yáng)能熱解制氫、磁流體發(fā)電以及人造衛(wèi)星等場(chǎng)合。對(duì)于回收的熱能，無(wú)論數(shù)量和溫度隨時(shí)間變動(dòng)都比較小時(shí)，可采用余熱鍋爐，以高溫高壓的水蒸氣形式回收，或轉(zhuǎn)換為電力或作為熱源進(jìn)行有效

5、地利用。1.1.3相變蓄熱材料的遴選原則在能源供給漸趨緊張的今天相變材料以其獨(dú)特性越來(lái)越受到人們廣泛的重視越來(lái)越多的領(lǐng)域開始應(yīng)用相變材料。相變材料是利用相變潛熱來(lái)儲(chǔ)能和放能因此在相變材料的研制中選擇合適的材料是非常重要的。理想的相變材料應(yīng)具有以下性質(zhì):（1）熱力學(xué)性能：1）具有適當(dāng)?shù)南嘧儨囟龋?）具有適當(dāng)?shù)南嘧儩摕幔?）密度大；4）比熱較大；5）導(dǎo)熱系數(shù)大；6）融化一致；7）相變過程中體積變化??；8）蒸汽壓低（2）動(dòng)力學(xué)性能：1）凝固過

6、程過冷度很小或基本沒有融化后結(jié)晶應(yīng)在它的凝固點(diǎn)溫度這決定于高成核速率和晶體生成速率；2）要有很好的相平衡性質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生相分離；3）要有較高的固化結(jié)晶速率。（3）化學(xué)性能：1）化學(xué)穩(wěn)定性要好無(wú)化學(xué)分解以保證蓄熱介質(zhì)有較長(zhǎng)的壽命周期；2）化學(xué)穩(wěn)定性要好無(wú)化學(xué)分解以保證蓄熱介質(zhì)有較長(zhǎng)的壽命周期；3)對(duì)容器材料無(wú)腐蝕作用；4）無(wú)毒、不燃、不爆炸、對(duì)環(huán)境無(wú)污染作用等。（4）經(jīng)濟(jì)性能：1）來(lái)源方便容易得到；2）價(jià)格便宜。1.1.4相變蓄熱材料的應(yīng)用相

7、變儲(chǔ)熱的應(yīng)用研究主要集中在太空太陽(yáng)能動(dòng)態(tài)發(fā)電系統(tǒng)(DSP)儲(chǔ)熱、地面太陽(yáng)能的直接熱利用、建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱和轉(zhuǎn)移電力峰值負(fù)荷、平衡電力應(yīng)用的空調(diào)儲(chǔ)熱其次還有工業(yè)余熱廢熱回收系統(tǒng)儲(chǔ)熱等。1.1.4.1在太陽(yáng)能方面的應(yīng)用太陽(yáng)能清潔、無(wú)污染而且取用方便。利用太陽(yáng)能是解決能源危機(jī)的重要途徑之一。但是到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能量密度偏低且受到地理、季節(jié)、晝夜及天氣變化等因素的制約表現(xiàn)出稀薄性、間斷性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)。為了保證供熱或供電裝置的穩(wěn)定不間