相变材料和相变储能技术47页PPT
相变储能材料 ppt课件
相变储能材料的缺点，同时改善相变材料的应用效果及拓展其
应用范围，复合相变储能材料应运而生 。复合相变材料由较稳
定的有机化合物和具有较高导热系数的无机物颗粒制备而得，
因而复合相变材料具有稳定的化学性质Baidu Nhomakorabea无毒无腐蚀性或毒性
和腐蚀性小。同时它的导热能力较有机物有较大的改善。石蜡
因其具有较高的相变焓及较稳定的化学性质，并具有相变稳定、
意义。相变储能技术通过相变材料相变时吸收或放出大量
热量以达到能量存储的目的，是常用于缓解能量供求双方
在时间、强度及地点上不匹配的有效方式。该技术在太阳
能的利用、电力的“移峰填谷”、气废热和余热的回收利
用、工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用
前景， 目前已成为世界范围内的研究热点。
2.相变储能材料的物理性能
4 相变储能材料的性能表征
• 根据储能材料的使用特点和性能要求, 相变材料一般须满 足以下要求:储能密度大, 能源的转换效率高; 稳定性好, 单 组分材料不易挥发和分解; 对多组分材料, 则要求各组分间 结合牢固, 不会发生离析现象; 无毒、无腐蚀、不易燃易爆, 且价格低廉; 导热系数大, 以便能量可以及时地储存或取出; 不同状态间转化时, 材料体积变化要小; 需要合适的使用温 度。根据以上分析, 对储能材料一般采用以下测试方法进 行表征:
相变储能材料PPT课件
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相变涂料
用含相变材料的微胶囊制备涂料，或用多孔超细材料复 合作为涂料的主要填充介质制备涂料。
这种涂料可以用在新建建筑中，也可以用来提升老房屋 的储热能力，有利于相变储能建筑材料的推广使用。
中国建筑材料科学研究院与北京首创纳米科技有限公司 利用多孔超细SiO2等材料复合作为隔热涂料的主要填充 介质，开发出低成本、高隔热性的涂料。
前两种方法建材耐久 性差，主要表现为相 变工质的泄漏和对基
（通过浸泡将相变材料渗入多孔的建材基体中） 材的腐蚀
封装法
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相变储能建筑材料
PCM封装法
先将相变材料进行封装改性处理，以防止液体泄漏， 再与建筑材料混合。 封装法可分为三种： （1）将小的球形或杆形的颗粒封装在薄的高分子膜中，形成相变胶囊，一般 采用微胶囊技术或纳米复合技术把相变材料封装成能量微球，从而制备出复 合定形相变材料。 （2）多孔骨料即作为相变材料的载体，以轻骨料的形式存在于建材中，利用 具有大比表面积微孔结构的无机物作为支撑材料，通过微孔的毛细作用力将 液态有机储热材料吸入到微孔内，形成有机/无机复合相变储热材料。
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相变储能混凝土
把相变材料复合到大体积混凝土中，以制得相变温控混 凝土。相变温控混凝土具有温度自调节功能。
相变温控混凝土不但能有效降低大体积混凝土内部温升 速率，延缓峰值出现时问，有效防止或预防因水泥水化热所 引起的早期热裂缝，改善材料的耐久性，而且在大体积混凝 土内部中不需要采用设置冷却水管等降温措施，从而简化了 其施工工艺，节省了工程造价。
相变储能材料
相变储能材料
相变储能材料是一种能够通过相变过程来储存和释放能量的材料。相变储能技术已经在太阳能热发电、节能建筑、热管理系统等领域得到了广泛应用，因此对于相变储能材料的研究和开发具有重要意义。
首先，相变储能材料具有高储能密度。相变储能材料通过固液相变或液气相变过程来吸收或释放能量，其储能密度远高于传统储能材料，可以在相对较小的体积内储存大量的能量，这使得相变储能技术在空间受限的场合具有明显的优势。
其次，相变储能材料具有良好的循环稳定性。相变储能材料在能量储存和释放过程中可以进行多次相变，而且其相变过程不会导致材料结构的破坏，因此具有较好的循环稳定性，可以实现长期稳定的能量储存和释放。
再次，相变储能材料具有快速的响应速度。相变储能材料在吸收或释放能量时具有较快的相变速度，可以在短时间内完成能量的储存或释放，因此可以满足对能量响应速度要求较高的应用场合的需求。
此外，相变储能材料具有良好的环境友好性。相变储能材料大多采用无机盐、有机物质等作为相变媒质，这些材料在相变过程中不会产生有害物质，因此具有较好的环境友好性，可以满足绿色能源和环保建筑等领域对材料环境友好性的要求。
综上所述，相变储能材料具有高储能密度、良好的循环稳定性、快速的响应速度和良好的环境友好性等优点，因此在能源储存和节能领域具有广阔的应用前景。未来，随着相变储能材料技术的不断进步和完善，相信其在新能源领域将发挥越来越重要的作用。
相变储能PPT课件
详细描述
电池在充放电过程中会产生大量热量，过高的温度可能影响电池性能和安全性。相变储 能技术可以通过控制相变材料的吸热和放热过程，有效吸收和散发电池产生的热量，实 现对电池温度的稳定控制。这种技术在电动汽车、无人机等需要高性能电池的领域具有
有机聚合物
有机聚合物具有较高的储 能密度和良好的化学稳定 性，但导热性能较差，且 成本较高。
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相变储能技术的发展趋 势与挑战
相变储能技术的发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，相变储能技术 也在不断发展，新的材料和工艺不断 涌现，提高了储能效率和安全性。
产业规模增长
随着相变储能技术的广泛应用，相关 产业规模不断扩大，产业链不断完善， 推动了相变储能技术的持续发展。
相变储能技术中的一些材 料具有易燃、易爆等特性， 需要加强安全防护措施。
未来相变储能技术的发展方向
新型材料的研发
未来相变储能技术将更加注重新 型材料的研发和应用，以提高储
能效率和安全性。
智能化控制
随着物联网、云计算等技术的发展， 未来相变储能技术将更加注重智能 化控制，实现能源的智能调度和优 化管理。
有机类相变储能技术主要采用石蜡、 脂肪酸等有机材料作为相变材料，具 有较低的成本和良好的热稳定性，但 热导率较低。
相变储热材料研究进展PPT课件
来进行热能储存和温度调节控制。
（一）按照相变的方式一般分为固-固相变、固-液相
变、固-气相变和液-气相变四大类。由于固-气相变和
液-气相变方式在相变过程中伴随有大量气体的产生，
体积变化很大，对容器要求高，故在实际应用中难推
广。因此固-固相变和固-液相变被看作是重点研究的
对象。
（二）根据使用温度不同分为低温、中温和高温相变
储热材料。太阳能热水系统（≤80℃）等领域的应用，
推动低温相变储热材料的快速发展；太阳能热发电系
统（≥300℃）等领域的需求使高温相变储热材料具有
广阔的应用背景。国内外关于中温相变储热材料研究
较少。
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当前相wenku.baidu.com储热材 料主要研究对象
无机相变储热材料具有较高的 相变潜热和储热密度、合适的 熔点，且大多为化工副产品， 价廉易得。但这类材料存在过 冷和相分离的现象，随着熔化 /凝固热循环过程的进行，材 料储热性能会逐步恶化甚至丧 失储热能力，且具有较强的腐 蚀性，容易对容器壁造成一定 的复试渗透，因此对容器材料 提出了较高要求。
相变储热 材料
理想的相变材料应具备 的条件：
①合适的相变温度，较 大的相变潜热；
②无毒，无腐蚀，不易 燃且价格低廉；
③导热率高，利于快速 储存和释放热量；
④热稳定性好，长期熔 化/凝固热循环后储 热性能衰减小；
相变储能材料
❖ 该类相变储能材料的相变温度较高，适合于中 、高温的储能应用。
2.2 固一固相变储能材料
❖ 3)交联高密度聚乙烯 ❖ 高密度聚乙烯的熔点一般都在125℃以上，但通常
❖ 固一固相变储能材料 相变发生前后材料的晶体结构从一种结晶形式转变为 另外一种结晶形式从而吸收或释放热量。相变过程中 无液相产生，相变前后体积变化小，无毒、无腐蚀， 对容器的材料和制作技术要求不高，过冷度小，使用 寿命长，是一类很有应用前景的储能材料。
❖ 目前研究的固一固相变储能材料主要有无机盐类、多 元醇类和交联高密度聚乙烯。
相变储能材料的应用
相变材料的应用
❖ 在太阳能供暖系统上的应用 ❖ 在工业加热过程的应用 ❖ 在纺织行业的应用 ❖ 在建筑领域的应用
7 未来相变材料的研究方向
❖ 研制出系列相变温度的固-固相变材料 ❖ 改善相变材料的导热性能和相变速率 ❖ 研制高能量密度的相变材料 ❖ 开发多功能相变材料：导电相变材料、防ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ相变材
固-液相变储能材料-有机类
❖ 这类相变储能材料常用的有石蜡、烷烃、脂肪酸或盐类、 醇类等
❖ 高分子类有聚烯烃类、聚多元醇类、聚烯醇类、以及其他 的一些高分子。其中典型的有尿素、硬脂酸、CnH2n+2、 CnH2n、聚乙二醇等。
相变储能材料和相变储能技术
相变储能材料和相变储
能技术
Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022
相变储能材料及其应用
物质的存在通常认为有三态，物质从一种状态变到另一种状态叫相
变。相变的形式有以下四种：(1)固—液相变；(2)液—汽相变；(3)固—
汽（4）固-固相变。相变过程个伴有能量的吸收或释放，我们就可以利
用相变过程中有能量的吸收和释放的现象，利用相变材料来存储能量。
比如用冰贮冷，冬天，在寒冷的地区，人们从湖面、河面冻结的厚冰层
中获取冰块，贮存于“冰屋”中，利月锯末隔热、冰块可存放到夏季结
束。这是冰块就可以起到现在冰箱的效果了。
储能想变成材料
一般而言，储热相变材料可以这么进行分类
下面我们对相变储能材料进行逐一分析：
1、固-液相变材料：
（1）结晶水合盐：结晶水合盐种类繁多，其熔点也从几度到几百度
可供选择，其通式可以表达为AB?nH 2O 。结晶水合盐通常是中、低温贮能
相变材料中重要的一类，其特点是：使用范围广，价格较便宜、导热系
结晶水合盐（如Na 2 SO 4?10H 2O ）
熔融盐
金属（包括合金）
其他无机类相变材料（如水） 无机物 有机物 石蜡
酯酸类
其他有机混合类 有机类与无机类相变材料的混合
相变材料
数较大(与有机类相变材料相比)、溶解热较大、密度较大、体积贮热密度较大、一般呈中性。但此类相变材料通常存在过冷和析出两大问题。所谓过冷是指当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶，而须冷却到“凝固点”以下一定温度时方开始结晶；而析出现象指在加热过程中，结晶水融化，此时盐溶解在水中形成溶液。结晶水合盐的代表有芒硝、六水氯化钙、六水氯化镁、镁硝石等
相变材料与相变储能技术
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定形相变储能材料，在相变前后均能维持原 来的形状(固态)，可分为固—固定形相变储能材 料和固—液定形相变储能材料。定形相变材料独 有的性能使其具有广阔的应用前景，在建筑节能 领域用做隔热保温墙体材料。固—固相变材料主 要有高密度聚乙烯和层状钙钛及无机盐类等。 固—液定形相变储能材料实际上是一类复合相变 材料，主要是由两种成分组成：一是工作物质； 二是载体基质。工作物质利用它的固—液相变进 行储能，可以是各类固—液相变材料，如石蜡、 硬脂酸、水合盐、无机盐等。载体基质主要是用 来保持材料的不流动性和可加工性。
Neeper对注入了脂肪酸和石蜡相变材料 的石膏墙板的热动态特性进行了测试
Hammou等设计了一个含相变材料的 混合热能储存系统
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国内的发展状况：
从20世纪 70年代末
中国科技大学、华中师范大学、广州能源 研究所等单位就开始了对无机盐、无机 水合盐、金属等相变材料研究的工作。
1978年 开始
因此，相变储热(冷)能技术的基本原理是， 由于物质在物态转变(相变)过程中，等温释放的 相变潜热通过盛装相变材料的元件，将能量储存 起来，待需要时再把热(冷)能通过一定的方式释 放出来供用户使用。
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二、相变储能系统的基本要求
任何相变储能系统至少包括三个基本组成部 分：①在要求的温度范围，有合适的相变材料； ②为了盛装相变材料，必须有合适的容器；③具 有合适的换热器，这个换热器使热能有效地从热 源传给相变材料，然后从相变材料传给使用点。
相变储能材料的分类和选择课件
研究具有长寿命的相变储能材料， 提高储能系统的稳定性和可靠性。
制备工艺的改进
低成本制备工艺
开发低成本、高效的相变储能材料制备工艺，降低生产成本，促 进大规模应用。
环保制备工艺
采用环保、可持续的制备工艺，减少对环境的负面影响。
定制化制备工艺
根据不同应用需求，开发定制化的相变储能材料制备工艺。
应用领域的拓展
按照形态分类
固态相变材料
固态相变材料主要包括结晶水合盐、石蜡和高分子化合物等。这类材料在相变 过程中通常会发生固-液或固-固相变，具有较高的能量密度和稳定性。
液态相变材料
液态相变材料主要包括熔融盐和金属等。这类材料在相变过程中会发生液-固或 液-液相变，具有较高的导热性能和能量密度，但需要特殊的封装和循环系统。
建筑节能
将相变储能材料应用于建筑节能领域，提高建筑 物的能源利用效率和室内舒适度。
智能电网
将相变储能材料应用于智能电网领域，实现电网 的稳定运行和优化管理。
工业余热回收
将相变储能材料应用于工业余热回收领域，提高 余热利用率和节能减排效果。
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相变储能材料的分类
根据相变类型，相变储能材料可分为固-固相变、固-液相变 和液-气相变等类型。
根据原材料，相变储能材料可分为无机类、有机类和复合类 等类型。
相变储能材料的应用领域
相变储能技术
相变储能技术
相变储能技术是一项新兴的储能技术，它利用可以在液体与气体之间相变的物质来存储能量，相变储能技术允许液体原材料进行循环而无需增加其他物质，并可以灵活地将储能系统添加到不同的新能源系统中，以改善其可再生能源的稳定性。
相变储能技术主要包括两个部分：一部分是技术本身，另一部分是储能材料。对于技术本身，相变储能技术包括冷却系统、储能系统和控制系统等。冷却系统是相变储能技术的核心，将用于控制物质的相变温度，从而控制其储能。储能系统是将储能物质从原材料中提取出来的系统，它将决定储能物质的类型和数量，以及储能的效率。控制系统是对储能系统的运行状况进行检测和控制的系统，能够检测储能物质及其变化，并实时调节储能系统。
此外，储能物质也是相变储能技术的重要组成部分。储能物质必须具有良好的液气相变和高储能效率，以及一定的安全性。目前普遍使用的储能物质是水和混合工质。除了水和混合工质，人们还在研究其他新型储能物质，如氢气、气态碳、膨胀气体等。
因为相变储能技术涉及多个学科，所以它的发展过程是一个复杂的过程。在过去的几十年里，世界各地的研究者一直在不断改进相变储能技术，目前水和混合工质的相变储能技术已经获得了一定的成功，但是新型储能物质的研究仍在进行当中，希望未来能够取得突破性进展。
相变储能技术已被广泛应用于太阳能、风能电站，可以起到调节
可再生能源输出和储能的作用，有效提高可再生能源的可用性和稳定性。此外，相变储能技术也可以用于汽车、船舶等交通工具的动力系统，可以提高动力系统的效率和稳定性。
总之，相变储能技术在可再生能源领域具有重要的意义，有望取得新的突破，实现可再生能源的可用性和稳定性。未来，将会进一步推动可再生能源的发展，并有力助力能源转型进程。
相变储能材料
相变储能材料
相变储能材料是一种能够通过相变过程来储存和释放能量的材料。它们通常用
于储能系统中，可以通过吸收和释放热量来实现能量的储存和释放。相变储能材料在可再生能源领域具有广泛的应用前景，可以帮助解决能源储存和供应不稳定的问题，同时也可以提高能源利用效率。
相变储能材料通常包括两种类型，一种是固液相变储能材料，另一种是固固相
变储能材料。固液相变储能材料主要是指在特定温度范围内，材料可以吸收或释放大量的热量，实现相变过程。而固固相变储能材料则是指在相变过程中，材料的晶体结构发生改变，从而实现能量的储存和释放。
相变储能材料具有许多优点。首先，它们具有高能量密度和高效率的特点，可
以实现能量的高效储存和释放。其次，相变储能材料具有较长的循环寿命和良好的稳定性，可以满足长期稳定运行的要求。此外，相变储能材料还具有较高的安全性和环保性，可以有效减少能源系统的安全风险和环境污染。
在可再生能源领域，相变储能材料有着广泛的应用前景。例如，在太阳能领域，相变储能材料可以用于太阳能热发电系统中，通过吸收和释放热量来实现对太阳能的高效利用。在风能领域，相变储能材料可以用于风能储能系统中，帮助平稳输出风能电力。在电动汽车领域，相变储能材料也可以用于电池系统中，提高电池的能量密度和循环寿命。
总的来说，相变储能材料是一种具有广阔应用前景的新型材料，它们可以帮助
解决可再生能源系统中能量储存和供应不稳定的问题，提高能源利用效率，促进可再生能源的大规模应用。随着科学技术的不断进步，相变储能材料将会在能源领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
相变材料与相变储能技术PPT课件
但熔变储能实融材际料上固凝必—须固液相时综变的合材过考料虑冷材度对料有容的机物器相理材变材和料料的化学腐稳蚀定性、性、
安材全性及价格水平。目前，有可机应与用无机于混相合变相储变热材技料
术料的相变储能材料，也就是PCM。我们可以对相变
材料进行如下的分类： 无机盐类
固—固相变材料
我国的能源利用率很低， 大约30％以上，与发达国家 的40％～50％相比，还有较 大的距离。我国的环境保护 还存在许多问题，因此，研 究、掌握和利用一切可行的 高新技术，包括相变储能技 术来提高我国的能源利用率 及改善环境。是我国从事材 料与能源工作的科技人员、 企事业管理人员和工人的神 圣职责，也是我们研究和应 用相变储能技术的意义。
相变储能材料
沈鸿烈 教授 南京航空航天大学
主要内容
1
概述
2
研究和应用现状
3
相变储能材料
4
结语
第一节 概 述
热能储存是能源科学技术中的重要分支。在 能量转换和利用的过程中，常常存在供求之间在 时间上和空间上不匹配的矛盾，如电力负荷的峰 谷差，太阳能、风能和海洋能的间隙性，工业窑 炉的间断运行等。由于储能技术可解决能量供求 在时间和空间上不匹配的矛盾，因而是提高能源 利用率的有效手段。
显然，相变储能(热和冷)技术是以相变储能材料为基础 的高新技术，因为它储能密度大且输出的温度和能量相当稳 定，所以具有显热储能难于比拟的优点。目前，相变储能技 术可作为工业节能系统和高新技术产品开发的基础，用以满 足人们对系统和产品的特殊性能及成本的要求。它可以利用 电热蓄能(冷和热)来“电力削峰填谷”,也可用于新能源、工 业余热利用、新型家用电热电器的开发及航空航天等领域。
相变材料与相变储能技术49页PPT文档
能量储存的方式包括机械能、电磁能、化学
能和热能储存等。热能储存又包括显热储存和潜 热(相变热)储存，显热储存是利用材料所固有的 热容进行的；潜热储存，或称相变储能，它是利 用被称为相变材料的物质在物态变化(固—液， 固—固或气—液)时，吸收或放出大量潜热而进行 的。由于热能储存在工业和民用中用途广泛，因 此，在储能技术领域占有极其重要的地位。
Na2SO4·10H2O等的相图、储存、成核 作用过冷问题、热物性等进行了系统研究。 西藏太阳能研究示范中心和华中师范大学共 同利用西藏盐湖盛产的芒硝、硼砂等无机水
合盐类矿产，加入独创的悬浮剂等成功 研究太阳能高密度储热材料。
20世纪 90年代初
20世纪 90年代
2019年 开始
对Al—Si合金进行研究和应用，华中 科技大学黄志光等用于聚光式太阳灶。 广州能源研究所和广东工业大学张仁元、 柯秀芳等多年的研究表明，金属具有储能 密度大、储热温度高、热稳定性好、导热 系数高、性价比良好等特点，在中高温 相变储能的应用中具有极大的优势。
也可用于新能源、工业余热利用、新型家用电热 电器的开发及航空航天等领域。
在新能源，如太阳能、风能和海洋能等间歇 性绿色能源利用方面，相变储能技术也具有非常 重要的作用。
我国的能源利用率很低，大约30％以上，与 发达国家的40％～50％相比，还有较大的距离。 我国的环境保护还存在许多问题，因此，研究、 掌握和利用一切可行的高新技术，包括相变储能 技术来提高我国的能源利用率及改善环境。是我 国从事材料与能源工作的科技人员、企事业管理 人员和工人的神圣职责，也是我们研究和应用相 变储能技术的意义。
相变储能材料PPT课件
冷却效果
相变储能材料在电子设备冷却方 面的应用，不仅可以提高设备的 稳定性和可靠性，还能够延长其
使用寿命。
应用方式
相变储能材料可以作为电子设备 散热器的填充物，也可以制成散 热片直接贴合在电子元件表面。
可再生能源储存
可再生能源储存
相变储能材料在可再生能源储存方面的应用主要表现在利用其储能特性，将可再生能源（ 如太阳能、风能）转化为热能储存起来，并在需要时释放出来供使用。
储存效果
相变储能材料的储能效果主要取决于其相变温度和焓值，以及储能密度。选择高储能密度 的相变储能材料能够提高储存效率和节约空间。
应用方式
相变储能材料可以作为可再生能源储存系统的关键组成部分，与其他储能技术（如电池、 超级电容器等）配合使用，实现可再生能源的高效储存和利用。
05 未来展望与研究方向
舒适度。
新能源利用
02
在太阳能、风能等新能源领域，利用相变储能技术储存和调节
能量，提高能源利用效率和稳定性。
工业余热回收
03
利用相变储能材料回收工业余热，提高能源利用效率和经济性。
03 相变储能材料的优势与挑 战
优势
高效储能
相变储能材料能够在相变过程中吸收和释放 大量能量，具有较高的能量存储密度。
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将能量以某种形式储存起来，在需要时再释放出 来。
相变储能材料
相变储能材料
相变储能材料是一种能够在相变过程中吸收或者释放大量热量的材料，通过这种方式来实现能量的储存和释放。这种材料在能源储存领域具有很大的潜力，可以用于太阳能、风能等不稳定能源的储存，也可以用于电子产品、汽车等领域的能量管理。
相变储能材料的特点之一就是高能量密度。相变过程中，材料吸收或者释放的热量非常大，因此单位质量或者体积的储能密度都非常高，这意味着可以用相对较小的体积或者质量来储存大量的能量。这对于一些空间有限的场合非常重要，比如电子产品、汽车等领域。
另一个特点就是循环稳定性。相变储能材料在吸热或者放热的过程中，其结构会发生相变，但是经过多次循环之后，这种相变仍然可以保持稳定，不会因为循环次数的增加而出现结构破坏或者性能下降的情况。这对于储能材料来说是非常重要的，因为很多储能系统都需要进行长周期的充放电循环。
此外，相变储能材料还具有快速响应的特点。相变过程通常可以在很短的时间内完成，因此这种材料可以快速地吸收或者释放能量，响应速度非常快。这对于一些需要快速能量响应的场合非常重要，比如一些紧急情况下的能量释放。
目前，相变储能材料已经在一些领域得到了应用。比如在建筑节能领域，可以利用相变储能材料来调节室内温度，减少空调能耗；在汽车领域，可以利用相变储能材料来提高电池的循环寿命，增加汽车的续航里程；在太阳能和风能储能领域，可以利用相变储能材料来平滑能源输出，提高系统稳定性。
未来，随着科学技术的不断进步，相变储能材料有望在更多领域得到应用。比如在航空航天领域，可以利用相变储能材料来减轻飞机的自重，提高飞行效率；在电子产品领域，可以利用相变储能材料来提高电池的能量密度，延长续航时间。相