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:
变材料。无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等
无机物。与无机类相变储能材料相比，有机类相变储能材料具
有无过冷及析出，性能稳定，无毒，腐蚀等优点。其中石蜡类
相变潜热量大、相变温度范围广、价格低，所以在相变储能材
料的研究使用中受到广泛的重视。但石蜡类相变储能材料热导
率较低，也限制了其应用范围。为有效克服石蜡类有机化合物
（2） TG 分析
• 在研究相变储能材料稳定性和储热能力时, 经常用到TG 分析法。通过TG 检测, 从其曲线中可以看出相变材料在不 同温度范围内的挥发和储热放热能力。
（3） 时间－温度曲线法
• 时间－温度曲线法属于非稳态法测量导热系数的方法, 利用圆柱体的一维非稳态传热模型导出的计算式, 只要测 量相变储能材料完全相变的时间即可得到导热系数。该方 法的原理及装置简单, 操作方便, 所用材料的量较大, 可以 同时测量相变储能材料的潜热、相变温度、导热系数等多 个物性, 并且克服了以往在测量导热系数时只能测定特定 形状的固态物质的不足, 它可以用来测量任何形状形态物 质的导热系数, 尤其是可以测量液态物质的导热系数, 为实 际应用带来了很大的方便。
易调节广泛应用于相变储能系统。不同组成的石蜡相变温度不
同，可以通过将不同相变温度的石蜡进行互混得到较广范围的
相变温度。石蜡中添加入高导热系数的无机物颗粒，得到的复
合物不仅导热系数有所提高，同时还保持了有机物原有的优点。
3.相变材料的制备方法
• 目前制备相变材料的方法主要有以下几种: ①基体材料封装相变材料法 ② 基体和相变材料熔融共混法 ③混合烧结法
② 基体和相变材料熔融共混法
• 利用相变物质和基体的相容性, 熔融后混合在一起制成组 分均匀的储能材料。此种方法比较适合制备工业和建筑用 低温的定形相变材料, Inaba H等人通过熔融共混法成功地 制备出石蜡/ 高密度聚乙烯定形相变材料, 并探讨了这种材 料在建筑节能中的应用。
③混合烧结法
• 这种方法首先将制备好的微米级基体材料和相变材料均 匀混合, 然后外加部分添加剂球磨混匀并压制成形后烧结, 从而得到储能材料。这种方法通常用于制备用于高温的相 变储能材料, 例如: 张仁元、Randy P、张兴雪 等人利用此 方法成功地制备出Na2CO3-BaCO3/MgO,Na2SO4/SiO2 以及NaNO3-NaNO2/MgO 无机盐/ 陶瓷基复合储热材料。
（1） 差示扫描量热法(DSC)和热分析法( TA)
• 储能材料的储能温度范围和储能密度是相变材料的主要 物理性能, 研究此性能常用的方法有差示扫描量热法DSC 和热分析法TA 法。DSC 法和TA 法都可以测试出相变材料 的熔点( 范围) 、冰点( 范围) 以及相变材料的过冷度。另 外, DSC 分析还可以提供熔解热、固化热等反应材料性能 的重要数据; 而TA 分析可以反应出新相的形成和分离现象。 在DSC 测量中, 所用试样尺寸很小, 样品的过冷现象特别 严重, 但析出程度大大降低, 因此, 为了解相变材料在工程 应用中的特性, TA 方法同样非常重要。
• 相变材料的种类很多，从蓄热过程中材料相态的变化方 式来看，分为固-液相变、固-固相变、固-气相变和液-气 相变四类。由于后两种相变方式在相变过程中有气体产生， 使得材料的体积变化很大，难以控制，但在实际应用中很 少被选用。因此，固-液相变和固-固相成为重点研究对象。
•
从材料的化学组成来看，主要分为无机相变材料和有机相
相变储能材料
组员：张然 汪海 陈庆飞 李玉
1.引言
• 相变储能材料
定义： 相变材料（PCM）在其本身发生相变的过程中，
可以吸收环境的热（冷）量，并在需要时向环境 放出热（冷）量，从而达到控制周围环境温度的 目的。
•
当今社会能源短缺及环境污染成为我们所面临的重要
难题。开发利用可再生能源对节能和环保具有重要的现实
①基体材料封装相变材料法
• 封装相变材料法就是把基体材料按照一定的成形工艺制 备成微胶囊、多孔或三维网状结构, 再把相变材料灌注于 其中或把载体基质浸入熔融的相变材料中。其中微胶囊化 技术包括界面聚合法和原位聚合法: ⑴界面聚合法是将两 种反应单体分别存在于乳液互不相溶的分散相和连续相中, 而聚合反应是在相界面上发生的。这种制备微胶囊的工艺 优点为: 可以在常温下操作, 而且方便简单、效果好。缺点: ①对壁材要求较高,被包覆的单体要有较高的反应活性; ② 制备出的微胶囊夹杂有少量未反应的单体; ③界面聚合形 成的壁膜的可透性一般较高, 不适于包覆要求严格密封的 芯材等。⑵原位聚合法的技术特点是: 单体和引发剂全部 置于囊心的外部且要求单体可溶,而生成的聚合物不溶,聚 合物沉积在囊心表面并包覆形成微胶囊。