相变在储能材料中的应用(求实队第一次稿件)

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相变在储能材料中的应用
相变, 是物质从一种相转变为另一种相的过程。

①物质系统中物理、化学性质完全相同，与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。

与固、液、气三态对应，物质有固相、液相、气相。

不同相之间相互转变一般包括两类，即一级相变和二级相变。

相交总是在一定的压强和一定的温度下发生的。

相变是很普遍的物理过程，它广泛涉及到生产及科技工作。

在物质形态的互相转换过程中必然要有热量的吸入或放出。

因此在适当的条件下，物体能从一种状态转变为另一种状态。

例如，物质从固态转变为液态的过程中，固态物质不断吸收热量，温度逐渐升高；当温度升高到一定程度，即达到熔点时，再继续供给热量，固态就开始向液态转变。

因此，相变材料的这一特征可被用于储存能量或控制环境温度。

近年来，相变储能材料已经成为国内外能源利用的热点。

相变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。

利用相变储能材料的这个特性，在太阳能利用以及民用建筑和空调的节能等领域制造出各种提高能源利用率的设施，同时由于其相变时温度近似恒定，并且可以重复使用，其应用越来越广泛。

②相变储能材料根据相变形式、相变过程主要分为固-固相变、固-液相变储能材料;按照相变温度范围分为高、中、低温储能材料；按照其成分又大致可分为无机物和有机物（包括高分子）
储能材料。

通常，相变材料是由多组分构成的，包括主储能剂，相变点调整剂、防过冷剂、防相分离剂、相变促进剂等组份。

下面先对上述几种储能材料做个介绍。

一、固-固相变储能材料
该种相变材料主要有多元醇、高分子类和层状钛钙矿。

1、多元醇
这一类相变材料主要有PE、PG、NPG等。

低温时，它们具有高对称的层状体心结构，同一层的分子以范德华力连接，层与层之间的分子由氢链连接，当达到固-固相变温度时，将变为低对称的各向同性的面心结构，同时氢键断裂，分子发生由结晶态变为无定型态的相转变，放出氢键能。

若继续升温，则达到熔点而熔解为液态。

多元醇具体的相变温度参看下图：③
由图可以看出多元醇相变温度较高，很大程度上限制了其实用性。

因此可将多元醇中的两种或三种按不同比例混合，调节相变温度，下表就是多元醇二元体系的转变温度：④
2、高分子类
这类相变材料主要是指一些高分子交联树脂，目前使用较多的是聚乙烯，其价廉，易于加工成各类形状以及与发热体表面结合，导热率高，且结晶度越高其导热率也越高。

唯一缺陷是相变温度太高。

3、层状钙钛矿
该种物质是一种有机金属化合物，晶体结构是层型的，和
矿物钙钛矿的结构相似。

纯的层状钙钛矿以及它们的混合物在固-固转变时有较高的相变焓，体积变化较小，适合于高温范围类的储能和控温使用。

但价格较贵、相变温度高等原因较少使用。

参考资料：①“百度”文献资料之相变
②材料导报，2003年5月第17卷第5期
③④张丽芝、张庆，相变储能材料，化工新型材料，1998。