相變蓄熱材料

1、1文獻綜述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的日益緊張，節(jié)能與環(huán)保受到世界各國越來越多的重視。但是由于能源的供給與需求具有較強的時間性和空間性，在許多能源利用系統(tǒng)中(如太陽能系統(tǒng)、建筑物空調和采暖系統(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)調性(失配)，從而造成了能量利用的不合理性和大量浪費。例如：在不需要熱時，卻有大量熱的產(chǎn)生，有時候供應的熱卻有很大一部分作為余熱被損失掉，這些都

2、需要一種類似于儲水池儲水一樣的物質把熱量儲存起來，需要時再釋放出來，這樣的物質稱為熱能儲存材料(蓄熱材料)。人們對蓄熱材料，特別是相變蓄熱材料的認識和研究是近幾十年的事情。二十世紀二十年代以來，特別是七十年代能源危機的影響，相變蓄熱的基礎和應用技術研究在發(fā)達國家迅速崛起，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的節(jié)能領域具有廣泛的應用前景，近年來已成為

3、世界范圍的研究熱點。相變儲能材料作為儲能技術的基礎，在國內外得到了極大的發(fā)展。1.1.2相變蓄熱材料的分類1.1.2.1根據(jù)蓄熱材料的化學組成分類(1)無機相變材料主要包括結晶水合鹽、熔融鹽、金屬或合金。結晶水合鹽通常是中、低溫相變蓄能材料中重要的一類，價格便宜，體積蓄熱密度大，熔解熱大，熔點固定，熱導率比有機相變材料大，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出現(xiàn)過冷、相分離等不利因素，嚴重影響水合鹽的廣泛應用[23]。(2)有機相變材料主要包括石蠟脂肪酸、某些高級脂肪烴、醇、羧酸及熱機、太陽能熱發(fā)電、太陽能熱解制氫、磁流體發(fā)電以及人造衛(wèi)星等場合。對于回收的熱能，無論數(shù)量和溫度隨時間變動都比較小時，可采用余熱鍋爐，以高溫高壓的水蒸氣形式回收，或轉換為電力或作為熱源進行有效

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特性越來越受到人們廣泛的重視越來越多的領域開始應用相變材料。相變材料是利用相變潛熱來儲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。理想的相變材料應具有以下性質:（1）熱力學性能：1）具有適當?shù)南嘧儨囟龋?）具有適當?shù)南嘧儩摕幔?）密度大；4）比熱較大；5）導熱系數(shù)大；6）融化一致；7）相變過程中體積變化小；8）蒸汽壓低（2）動力學性能：1）凝固過

6、程過冷度很小或基本沒有融化后結晶應在它的凝固點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不會產(chǎn)生相分離；3）要有較高的固化結晶速率。（3）化學性能：1）化學穩(wěn)定性要好無化學分解以保證蓄熱介質有較長的壽命周期；2）化學穩(wěn)定性要好無化學分解以保證蓄熱介質有較長的壽命周期；3)對容器材料無腐蝕作用；4）無毒、不燃、不爆炸、對環(huán)境無污染作用等。（4）經(jīng)濟性能：1）來源方便容易得到；2）價格便宜。1.1.4相變蓄熱材料的應用相

7、變儲熱的應用研究主要集中在太空太陽能動態(tài)發(fā)電系統(tǒng)(DSP)儲熱、地面太陽能的直接熱利用、建筑物圍護結構儲熱和轉移電力峰值負荷、平衡電力應用的空調儲熱其次還有工業(yè)余熱廢熱回收系統(tǒng)儲熱等。1.1.4.1在太陽能方面的應用太陽能清潔、無污染而且取用方便。利用太陽能是解決能源危機的重要途徑之一。但是到達地球表面的太陽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。為了保證供熱或供電裝置的穩(wěn)定不間