第二章 相变储能材料的分类和选择
相变储能材料的分类和选择
2.4.3 复合相变材料
（1）胶囊包覆
将相变材料封闭在球形的胶囊中，制成胶囊型复合相变材料 来改善应用性能。
优点：能有效解决相变材料的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题
缺点：胶囊体材料大都采用高分子物质，其热导率较低， 从而降低了相变材料的储热密度和热性能。
第二章 相变储能材料的分类和选择
2.1 储热的几种方式
显热储能 潜热储能
显热储能
利用材料的热容，通过升高或降低材料 的温度而实现热量的存储或释放的过程。
热容： 对不发生相变化和化学变化，且非体积功等于零的封闭
系统，系统每升高单位热力学温度（1K）所吸收的热。
平均热容： C Q T2 T1
如：太阳能热储存方式
水、土壤、砂石及岩石是最为常见的显热储热材 料。
德国汉堡生态村的设计中，采用了一个容量为 4500L的大储水罐作为储存一年四季中采集的太 阳能的储存设备。
美国华盛顿地区利用地下土壤储存太阳能，用于 供暖和提供生活热水。在夏季结束时，土壤温度 可上升至80℃，而在供暖季节结束时，温度降低 为40℃
高分子化合物类的相变材料，由于它是具有一定分子量分布 的混合物，并且由于分子链较长，结晶并不完全， 因此它的相变过程有一个熔融温度范围， 而不像低分子量的物质有一个熔融尖峰。
2.4.1 固－液相变材料
有机类相变材料的特点 优点： ①在固体状态时成型性较好 ②一般不容易出现过冷现象和相分离 ③材料的腐蚀性较小 ④性能比较稳定 ⑤毒性小 ⑥成本低。
完全相同。否则，因液体与固体密度差异发生分离，材料 的化学组成改变。 相变过程的体积变化小，以使盛装容器形状简单。
相变储能材料
上海大学2011-2012学年秋季学期研究生课程考试小论文课程名称：先进功能材料课程编号： 102004812论文题目:相变储能材料综述研究生姓名: 魏敏学号: 论文评语:成绩: 任课教师:评阅日期:相变储能材料综述魏敏上海大学材料科学与工程学院摘要:相变储能材料就是将暂时不用的能量储存起来，到需要时再释放，从而缓解能量需求的矛盾，节约能源。
本文概述了相变储能的原理、种类和特点、制备方法、性能要求以及在建筑中应用，并指出当前应用相变储能材料存在的问题以及新的发展方向。
关键词：相变材料；储能；建筑；节能；一．引言近年来，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意义。
开发新能源提高能源利用率已成为工业发展的重要课题。
因此，相变储能材料（phase change material）成为国内外能源利用和材料科学方面的研究热点。
相变储能技术可以解决能量供求在时间和空间上不匹配矛盾，也就是可以在能量多时可以储能，在需要时释放出来，从而提高能源利用率。
一些发达国家在推广应用相对比较成熟的储能技术和储能材料，以期待不断提高技术性、经济性和可靠性。
我国也在这方面进行了积极的研究[1-3]。
相变储能材料是指在其物相变化过程中，可以从环境中吸收热（冷）量或向环境放出热（冷）量，从而达到能量储存和释放的目的。
利用此特性不仅可以制造出各种提高能源利用率的设施，同时由于其相变温度近似恒定，可以用来调整控制周围环境的温度，并且可以多次重复使用。
作为为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[1]。
二．相变储能材料介绍相变储能原理储能机理：（1）利用材料的比热容或者材料温度的变化（2）利用材料物态的转变（相变热）相变储能材料的分类相变储能材料的种类繁多，根据不同划分方法可以分成不同的类别。
新型相变储能材料
实例：Hadjieva等将无机物相变储热材料 Na2S203· 2O吸附在多孔结构的水泥内，构成水 5H 合无机盐/水泥复合相变储热材料；Xavier等将有 机物相变储热材料石蜡吸附在具有多孔结构的膨 胀石墨内，构成石蜡/石墨复合相变储热材料
二、共混法制备复合相变材料 为克服传统相变材料在实际应用中需要使用专门容 器以防止其泄漏的缺陷，研究工作者在高聚物包裹 相变材料方面做了许多研究工作，发现高聚物特别
新型相变储能材料的应用
在太阳能热水系统中，相变储热材料可以弥补太 阳能受气候影响的缺陷，在低谷电时段利用储热水 箱内的相变材料由固态变成液态，吸收大量的热； 当连续阴雨天时，相变材料由液态变成固态，放出 热量以维持供应热水。
新型相变储能材料的应用
相变储能复合材料在建筑领域中一个很有前景 的应用方式是将相变材料与现存的通用多孔建 筑材料复合，即将相变材料储藏在多孔建筑材 料中，使这些建筑材料同时具有承重和储能 的双重功能，成为结构一功能一体化建筑材料。
新型相变储能材 料
复合相变储能 材料
胶囊型相变材料
复合相变储能材料
复合相变储能材料是指将相变材料与载体物质相 结合，形成一种外形上可保持固体形状、具有不 流动性的相变材料，其可代替固一固相变材料. 复合相变储能材料组成成分: 工作物质成分，即相变材料，利用其相变来进行 储能、放能。常用的主要是固一液相变材料，如 羧酸类和石蜡类。 载体物质，其作用是保持相变材料的不流动性和 可加工性。载体物质的熔化温度要求高于相变材 料的相变温度，使工作物质的相变范围内保持其 固体的形状和材料性能
与显热储能相比，它具有储能密度高，温度控制恒 定 ，节能效果显著，相变温度选择范围宽等优点。 在航空航天、太阳能利用、蓄热建筑等众多领域具 有广阔的应用前景。
相变储能PPT课件
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。
广泛应用前景。
航空航天领域
总结词
相变储能技术在航空航天领域中具有重要应用价值，能够为航天器的温度调节提供稳定可靠的解决方 案。
详细描述
在航空航天领域，航天器的温度调节是一个关键问题。相变储能技术由于其高效稳定的温度调节特性 ，被广泛应用于航天器的温度控制系统。通过在航天器中应用相变储能技术，可以确保航天器在各种 复杂环境下都能够保持稳定的温度状态，从而提高航天器的可靠性和安全性。
工业余热回收案例
总结词
相变储能技术在工业余热回收领域的应用， 通过回收和再利用工业生产过程中产生的余 热，提高能源利用效率。
详细描述
在工业生产过程中，大量余热被浪费。相变 储能技术可以将这些余热储存起来，并在需 要时释放。例如，在钢铁、化工等高能耗产 业中，相变储能技术可以用于回收烟气、冷 却水等过程中的余热，再用于供暖、发电等 用途，提高能源利用效率，降低生产成本。
THANKS FOR WATCHING感谢您的Biblioteka 看电池热管理案例要点一
总结词
相变储能技术在电池热管理领域的应用，通过控制电池温 度，提高电池性能和使用寿命。
要点二
详细描述
电池在充放电过程中会产生热量，过高的温度会影响电池 性能和使用寿命。相变储能技术可以通过在电池组中添加 相变材料，实现对电池温度的有效控制。在电池温度升高 时，相变材料吸收热量并储存，降低电池温度；在电池温 度降低时，相变材料释放热量，维持电池温度稳定。这种 技术可以提高电池的充放电性能和使用寿命。
相变储能材料的分类和选择35页PPT
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相变储能材料的分类和选择
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
相变储能材料的分类和选择课件
寿命与维护
考虑相变储能材料的寿命以及维护成本，以确 保总体成本效益。
回收利用
评估相变储能材料的可回收性和再利用价值，以降低总体成本。
根据环境因素选择
环境温度
01
根据应用环境温度选择相变储能材料，以确保在高温或低温环
境下仍能正常工作。
安全性
02
考虑相变储能材料的安全性，包括无毒、不易燃等特性，以确
保使用安全。
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
建筑节能
利用相变储能材料储存和调节建筑物的热量，提高建 筑物的能效和舒适度。
工业余热回收
利用相变储能材料回收工业过程中的余热，提高能源 利用效率。
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。
定制艺。
应用领域的拓展
新能源储存
利用相变储能材料的特性，储存太阳能、地热能等新 能源，实现能源的有效利用。
02
相变储能材料的分类
按照化学性质分类
无机相变材料
无机相变材料主要包括结晶水合盐、熔融盐和金属等。这类材料具有较高的相变潜热和稳定性，但导热性能较 差，通常需要添加导热剂。
有机相变材料
有机相变材料主要包括石蜡、高分子化合物等。这类材料具有较低的相变潜热和较高的密度，但导热性能较好， 易于加工和循环使用。
相变材料种类及优缺点比较.
20%重量比的
A1 粉末，表观导热系数为 0.48W/m"K ，导热系数增加了不到 3 倍 (原石蜡导热系数为
0.15W/m"K); 相变热控装置的温度均匀性难以保持。在相变材料中添加粉末、纤维填料，很 难保证填料始终均匀分布在相变材料中， 长期运行会导致聚集、 沉淀等不良后果， 导致其强
化传热性能逐渐降低，并使得相变热控装置的温度均匀性变差
航天器或行星登陆车热控将不会使相变装置的重量及储能量有太大变化
[4]0
应用和封装方面的总结（民用产品的启示，包括封装结构和预冷预热等）
:
储能利用，如用在建筑、太阳能热水器、工业废热利用、太阳帆板电池、功能工质、医用暖
片
作为散热器的中间部分，缓冲散热：
1. 对周期性的，间断性的大功率热载荷可以减小散热面
接热片等， 可大大
减轻重量并增加可靠性。
相变材料种类及优缺点比较 ：
目前 相变储能材料的复合方法 有以下几种 :
胶囊型相变材料、与高分子材料复合制备定形相变材料、
将相变材料吸附到多孔基质中
相变储能材料使用存在的问题 ：耐久性、经济性、储能密度
耐久性问题。首先 ,相变材料在循环相变过程中热物理性质的退化。其次
2. 与主动热控的强制对流、自然对流等措施结合（风扇排热或者液体工质散热）
，通过增
加热容来增强热控系统的热控能力；若预先加热或者冷冻，可进一步提高其热控能力或
者增加热控系统的安全系数。即能承担更大的热载荷。如大型电池的控温。
3. 与热管结合使用，可将某一部分的废热用来控制其他部分的温度水平 恒温控制 :由于相变时温度维持在相变点，可实现对对温度敏感的电子元器件的精确控温
以石蜡为相变材料 ,以阿拉伯胶囊体材料 ,制备了定形相变贮热材料；复合型相变贮热材料
相变储能材料
相变储能材料的储能性能问题，对于相变储能复合材 料，为了使储能体更加小巧和轻便，要求相变储能复 合材料具有更高的储能性能。目前的相变储能复合材 料的储能密度普遍小于120J/g，有学者预测，通过增加 相变物质在复合材料中的含量和选择相变焓更高的相 变物质，在未来，将有可能将想变储能复合材料的储 能密度提高到150—200J/g。
相变材料的制备方法
基体材料封装相变材料法 基体和相变材料熔融共混法 混合烧结法
微胶囊技术
将固液态PCM封装技术分散成球形小颗粒，再 在表面封装一层性能稳定的壳材，即得到相变 材料微胶囊。
相变储能材料在建筑中的应用
上个世纪80年代美国Dow 化学公司对近2万 种相变材料进行了测试, 结果表明只有1% 的相 变材料有使用价值, 它们是有合适熔点的水合 盐以及一些有机相变材料。由于民用建筑对材 料的性质与经济因素有严格的限制, 适用于储 能建材的相变材料就更少了。
应用实例三：空调系统
供暖储能系统 ( 1)相变蓄热地板辐射供暖系统 ( 2)带相变蓄热器的空气型太阳能供暖系统 空调蓄冷系统 ( 1)利用楼板蓄冷的吊顶空调系统 ( 2)相变蓄冷空调新风机组
相变蓄热地板
相变材料在地板中的应用，一般都会结合 电加热方式，以组成电加热相变蓄热地板采暖 系统。地板采暖使得室内水平温度分布均匀， 垂直温度梯度小，不仅符合人体“足暖头凉” 的需要，而且采暖能耗较低，接近理想的采暖 方式。
PCM在建筑中应用需要的条件
具有良好的热传导系数，单位质量的相变潜热大，体积膨胀 率小，密度大；
相变过程可逆性好，相变过程的方向仅以温度决定，不存在 过冷和降解现象；
无毒、无腐蚀、无泄漏、防火、不污染环境； 相变材料经济且原料来源容易； 相变过程可靠性好，不会产生降解和变化，使用寿命长，一
相变储能材料的制备与应用
相变储能材料的制备与应用随着社会的发展和人们对环境保护的重视，能源领域的发展也越来越受到重视。
相变储能材料作为一种新兴的储能材料，其在节能降耗、提高能源利用效率等方面具有广泛的应用前景。
本文将围绕着相变储能材料的制备及其应用展开介绍。
一、相变储能材料的概念与分类相变储能材料是指那些能够在温度、压力等条件的变化下发生相变，并吸放大量潜在热能的物质。
相变储能材料广泛应用于建筑、交通、制冷、散热等领域。
根据其相变温度不同，相变储能材料可以分为低温相变储能材料和中高温相变储能材料两类。
低温相变储能材料是指那些在0℃以下的空间内，吸放热量的物质，例如蜡状物、融图蜡等。
这些材料被广泛应用于节能保温、制冷等领域。
而中高温相变储能材料则是指相变温度在100℃以上的物质，例如水热储存材料。
二、相变储能材料的制备方法常见的相变储能材料制备包括冷却结晶法、物理混合法和溶胶-凝胶法等。
冷却结晶法是指将热熔的物质冷却至固化温度以下，实现相变储能材料的制备。
该方法简便易行，但其相变温度通常只能单一，且相变过程不可控。
物理混合法是指将多个材料混合在一起，实现相变储能材料的制备。
这种方法可以调控相变温度和相变潜热，但是混合均匀性不易保证。
溶胶-凝胶法是指将物质通过化学方法制备为溶胶，然后在特定条件下湿胶化，再进行热处理得到相变储能材料。
这种方法相变温度可控，制备的材料具有均匀性好、结晶度高等优点。
三、相变储能材料的应用相变储能材料在建筑节能、制冷和散热等领域具有重要的应用价值。
1. 建筑节能相变储能材料可以大幅度提高墙体、屋面的保温性能，减小热传递系数，通常用于建筑材料的表面涂料、内装墙板或屋面隔热材料等。
它的应用可以降低建筑物在夏季的进风量和空调的开启时间，提高了建筑物的舒适度，同时节约了能源。
2. 制冷相变储能材料可以在温度不高于30℃的条件下，提供制冷效果，减少制冷装置的负荷。
该技术可以应用于制冷保鲜、医疗和制药等领域。
相变材料的储热
相变材料的储热摘要:热能储存可以通过蓄热材料的冷却、加热、熔化、凝固。
气化、化学反应等方式实现。
它是一种平衡热能供需和使用的手段。
热能储存按储热方式可分为三类，即显热储能、潜热储能和化学反应储热。
关键词：相变;储热;复合材料;引言：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。
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。
正文一、相变储热材料应用的意义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意义。
发展热能存储技术尤为重要，热能存储就是把通过一定的方式把占时应用不到应用不完的多余的热和废热存储起来，适时还可以另作他用。
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。
二、相变储能材料分类及材料的选择1、相变储热材料的分类（1）从材料的化学组成来看，主要分为无机相变材料和有机相变材料。
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，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。
（2）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。
相变材料有哪些
相变材料有哪些相变材料是一种具有特殊性能的材料，它可以在温度或压力变化时发生相变，从而实现吸热或放热的效果。
相变材料被广泛应用于建筑、汽车、服装、医疗等领域，具有重要的经济和社会意义。
本文将介绍相变材料的种类和应用领域。
一、蓄热相变材料。
蓄热相变材料是一种可以吸收和释放热量的材料，它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量，从而实现热能的储存和利用。
蓄热相变材料广泛应用于建筑领域，可以用于调节室内温度，减少能耗，提高建筑的节能性能。
此外，蓄热相变材料还可以应用于太阳能集热系统、汽车空调系统等领域，具有重要的应用前景。
二、相变储能材料。
相变储能材料是一种可以吸收和释放热量的储能材料，它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量，从而实现热能的储存和利用。
相变储能材料广泛应用于太阳能储能系统、风能储能系统、电网储能系统等领域，可以提高可再生能源的利用效率，减少能源浪费，具有重要的环保和经济意义。
三、相变散热材料。
相变散热材料是一种可以吸收和释放热量的散热材料，它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量，从而实现热能的散热和利用。
相变散热材料广泛应用于汽车发动机散热系统、电子产品散热系统、工业生产散热系统等领域，可以提高散热效率，延长设备使用寿命，具有重要的技术和经济价值。
四、相变储存材料。
相变储存材料是一种可以吸收和释放热量的储存材料，它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量，从而实现热能的储存和利用。
相变储存材料广泛应用于冷藏冷冻系统、医药储存系统、食品储存系统等领域，可以提高储存效率，延长产品保质期，具有重要的健康和安全意义。
总之，相变材料具有重要的应用价值，可以在建筑、能源、环保、医疗等领域发挥重要作用，对于促进经济发展和改善人民生活具有重要意义。
希望相关领域的科研人员和工程师能够深入研究和开发相变材料，推动其应用和推广，为社会发展和人类福祉做出更大的贡献。
相变储能材料PPT课件
节能环保
相变储能材料使用过程中无污染物排放，对 环境友好，且可回收利用。
稳定可靠
相变储能材料性能稳定，能够保证储能系统 的长期稳定运行。
应用广泛
相变储能材料可应用于建筑节能、工业余热 回收、太阳能利用等多个领域。
挑战
成本较高
目前相变储能材料成本较高，限制了其大规模应用。
寿命有限
相变储能材料的寿命受限于材料的稳定性及循环寿命。
技术发展
相变储能技术将不断进步
随着科研人员对相变储能材料的深入研究， 未来相变储能技术将更加成熟，提高储能效 率和稳定性。
新型相变储能材料的研发
为满足不断增长的需求，未来将有更多新型相变储 能材料被研发出来，具有更高的能量密度和更快的 相变速度。
相变储能技术的集成优化
未来相变储能技术将与其他储能技术进行集 成优化，形成多能互补的储能系统，提高整 个系统的效率和稳定性。
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。
技术成熟度不足
相变储能技术仍处于发展阶段，需要进一步完善和成熟。
市场接受度不高
由于成本和技术成熟度等因素，相变储能材料在市场上的接受度有待提高。
04 相变储能材料的应用实例
建筑节能
01 02
建筑节能
相变储能材料在建筑节能领域的应用主要表现在利用其相变特性，在温 度较高时吸收热量，在温度较低时释放热量，从而调节室内温度，减少 空调等设备的能耗。
相变蓄能材料
相变储能材料相变过程一般是等温或近似等温过程，相变过程中伴有能量的吸收或释放，这部分能量称为相变潜热,利用相变过程的这一特点开发了许多相变储能材料。
与显热储能材料相比，潜热储能材料不仅能量密度较高,而且所用装置简单、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理。
另外,它还有一个很大的优点，即这类材料在相变储能过程中，材料近似恒温，可以以此来控制体系的温度。
利用储能材料储能是提高能源利用效率和保护环境的重要手段之一,可用于解决热能供给与需求失配的矛盾,在能源、航天、军事农业、建筑、化工、冶金等领域展示出十分广泛和重要的应用前景，储热材料的研究目前已成为世界范围内的研究热点。
相变储能材料的相变形式一般可分为四类:固—固相变、固—液相变、液—气相变和固—气相变。
由于后两种相变过程中有大量气体，相变物质的体积变化很大,因此,尽管这两类相变过程中的相变潜热很大,但在实际应用中很少被选用。
与此相反,固—固相变由于体积变化小,对容器要求低（容器密封性、强度无需很高) ,往往是实际应用中希望采用的相变类型。
有时为了应用需要,几种相变类型可同时采用。
相变储能材料按相变温度的范围分为高温(大于250 ℃) 中温( 100～250 ℃)和低温( 小于100 ℃) 储能材料; 按材料的组成成分又可分为无机类、有机类(包括高分子类) 及无机、有机复合相变储能材料。
相变材料是由多成份构成的,包括主储热剂、相变点调整剂、防过冷剂、防相分离剂、相变促进剂等组成。
1、相变储能材料的机理相变材料从液态向固态转变时，要经历物理状态的变化。
在这两种相变过程中，材料要从环境中吸热，反之，向环境放热。
在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热，发生相变的温度范围很窄。
物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。
大量相变热转移到环境中时，产生了一个宽的温度平台。
该温度平台的出现，体了恒温时间的延长，并可与显热和绝缘材料区分开（绝缘材料只提供热温度变化梯度）。
相变储能分类
相变储能分类相变储能是一种将物质由一个相态转变为另一个相态，以实现储能和释放能量的技术。
它利用物质在相变过程中吸热或放热的特性，将能量储存起来，待需要时释放出来。
相变储能可以分为凝聚态相变储能和相变材料储能两大类。
凝聚态相变储能是指利用物质在相变过程中吸热或放热的特性进行能量储存。
其中最常见的是利用水的相变储能。
当水从液态转变为固态时，它会释放出大量的潜热，这些热量可以被捕获并用于供暖或发电。
相反，当固态水转变为液态时，它会吸收大量的热量，这可以用于制冷或空调。
这种相变储能技术在很多领域都有应用，比如太阳能热水器、地热能利用等。
相变材料储能则是指利用某些特殊的材料，在相变过程中吸热或放热，实现能量的储存和释放。
相变材料储能的一个典型例子是利用相变蓄热板进行室内空调。
相变蓄热板是一种利用相变材料在相变过程中吸热或放热的特性，以调节室内温度的技术。
当室内温度升高时，相变材料吸收热量，实现降温效果；当室内温度下降时，相变材料释放热量，实现加热效果。
这种相变储能技术可以有效地提高室内温度调节的效率和舒适度。
相变储能技术具有许多优点。
首先，相变储能可以将能量高密度地储存起来，占用空间较小。
其次，相变储能具有很高的能量转换效率，可以将能量从一种形式转化为另一种形式而几乎不损失能量。
此外，相变储能还具有很好的稳定性和可靠性，能够长时间地储存和释放能量。
最重要的是，相变储能技术对环境友好，不会产生污染物或温室气体。
然而，相变储能技术也存在一些挑战和限制。
首先，相变储能的成本较高，需要使用昂贵的相变材料和设备。
其次，相变储能的效率受到环境温度和湿度等因素的影响，不同环境条件下效果可能有所差异。
此外，相变储能技术的应用范围还有待扩大，目前主要集中在一些特定的领域和应用中。
总的来说，相变储能是一种具有巨大潜力的能源储存和利用技术。
随着科技的不断进步和创新，相变储能技术将逐渐得到改进和完善，为人类提供更加可持续和环保的能源解决方案。
相变储热材料的种类、应用及展望
3、航空航天领域：PCM在航空航天领域的应用主要是通过将PCM与航天器结 构材料结合，实现对航天器温度的调控。例如，将PCM应用于航天器的太阳能电 池板背面，可以有效地吸收太阳能并调节航天器的温度。
4、生物医学领域：PCM在生物医学领域的应用主要是通过将PCM与生物材料 结合，实现生物材料的温度调控。例如，将PCM应用于手术缝合线中，可以有效 地控制缝合线的温度，从而减少术后感染的风险。
相变储热材料的种类
相变储热材料根据相变性质可分为三类：固态相变、液态相变和气态相变。
固态相变材料在发生相变时不会发生液态或气态的转变，而是通过晶格结构 的改变来吸收和释放热量。这种材料的主要优点是具有较高的储热密度和放热温 度，并且易于储存和运输。但是，它的缺点是加热和冷却速度较慢，需要经过长 时间的预热或冷却才能达到放热或吸热的效果。
研究方法与成果
为了研究金属相变储热材料的导热性，通常采用实验测试和数值模拟等方法。 实验测试主要包括导热系数测试和热循环测试等。导热系数测试主要采用稳态法 和非稳态法进行测量，其中稳态法具有测量准确度高、测量时间较长等特点，而 非稳态法则具有测量时间短、适用于样品尺寸较小等特点。热循环测试则是在不 同的温度条件下对金属相变储热材料进行多次加热和冷却循环，观察其储热和放 热过程中导热性能的变化。
结论与展望
本次演示对金属相变储热材料的导热性进行了研究进展的综述。通过对当前 研究现状的分析，发现烧结法和喷雾干燥法制备的金属相变储热材料具有较高的 导热系数，而熔融-凝固法制备的金属相变储热材料则存在成分偏析和晶体生长 等问题导致导热性能下降。在应用方面，金属相变储热材料主要应用于能源储存 和利用、太阳能热利用、航空航天等领域。
这三种方法各有优劣，理论研究可以揭示材料的内在规律，但需要大量的实 验验证；实验研究可以观察材料的实际性能，但需要耗费大量的人力和物力；数 值模拟可以在一定程度上预测材料的性能，但需要准确的物理模型和数学描述。 因此，在实际研究中，通常需要结合多种方法进行综合研究。
相变储能
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。
主要内容
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相变储能材料的分类
相变储能材料制备方法
相变储能材料性能表征及测试方法
相变储能材料的应用
2.2 熔融共混法
利用相变物质和基体混合加热熔化, 再搅拌均匀，再冷 却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, Indaba 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。
2.3 吸附法
石膏、水泥、混凝土等建筑材料内含大量微孔，常作 为定形相变材料的载体材料。以多孔材料为基体制备 FSPCM的方法有浸泡法和混合法两种。 浸泡法是将由多孔材料制成的一定形状的物体浸泡在 液态相变材料中，通过毛细管吸附作用制得储能复合 材料。混合法是将载体材料原料与相变材料先混合再 加工成一定形状的制品。
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液化天然气冷能蓄冷中
4.1 在太阳能方面的应用
太阳能是巨大的能源宝库，是解决当前能源危机和环境污染
的理想能源，但是到达地球表面的太阳辐射能量密度偏低，
且受到地理、季节、昼夜及天气变化等因素的制约，表现出 稀薄性、间断性和不稳定性等特点。为了保证供热或供电装 置的稳定不问断的运行，需要利用相变储热装置，在能量富 裕时储能，在能量不足时释能。美国的管道系统公司Pipe
无机相变材料主要包括：结晶水合盐、熔融盐、金属及 其合金和氟化物等。 该类相变材料是中低温相变材料中重要的一类， 用得 较多的是碱金属和碱土金属的卤化盐、硫酸盐、磷酸 盐、硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐等的水合物。 优 缺 点 点 过冷度大、易 有溶解热大、 产生相分离和 导热系数高、 老化变质等不 相变体积小、 利影响 体积蓄热密度 解决方法：加 大、 成核剂和增稠 价格较便宜 剂等
16_相变储能材料课件
建筑材料
太阳能热 水系统
相变节能材 料的应用
空调蓄冷
电子行业
现代农业 （温室）
筑节能用相变储能材料要符合的要求 ：
具体较高的储热能力和热传导性能 相变温度要适合应用的环境要求，一般要求接近人体的舒适
温度 发生吸放热温度变化时相变材料的体积变化小 相变可逆性好，保证使用寿命长 材料价廉易得 材料无毒、无腐蚀性
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Thank you ~
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封装法的制备工艺
微胶囊封装技术
微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆使形成微小粒子 的技术。得到的微小粒子称微胶囊，一般粒子大小在2-1000um范围内。 微胶囊粒子的形态多种多样。
囊心（ PCM）
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相变储能建筑材料
相变材料 + 建筑材料
如何结合？
直接结合法 （相变材料直接与建材基体混合 ） 浸泡法
3 将PCM吸入分割好的特殊基质材料中，形成柔软、可以自由流动的 干粉末，再与建筑材料混合。
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微胶囊相变材料 制备工艺
复凝聚法、单凝聚法、 溶剂一非溶剂法
物理化学 法
界面聚合法、原位 聚合法
化g学grr法
机械加工 法
喷雾法、空气悬浮 法、真空镀膜法、 静电结合法
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PCM在建筑节能中的应用
相变储能建筑材料
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前言
相变材料（PCM）
相变材料（Phase Change Materials，简称PCM）是指在一 定温度范围内，物理状态或分子结构发生转变的一类材料。 它们在物理状态或分子结构发生转变过程中，可以吸收环境 的热量，并在需要时向环境释放出热量，从而达到控制周围 环境温度的目的。
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显热储能的特点
优点 原理简单、材料来源丰富、成本低廉 系统结构简单、运行方便
缺点 储能密度小、储能装置体积大
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潜热储能
利用物态转变过程中伴随的能量吸收和 释放进行的。 相变潜热：
相变过程中伴有的能量的吸收或释放， 这部分能量称为相变潜热。
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潜热储能的优点
比显热储能高得多的储能密度。
如：水 水在大气压力下，水沸腾其潜热约为2260 kJ/kg， 冰融化其潜热为355 kJ/kg.
第二章 相变储能材料的分类和选择
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2.1 储热的几种方式
显热储能 潜热储能
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显热储能
利用材料的热容，通过升高或降低材料 的温度而实现热量的存储或释放的过程。
热容： 对不发生相变化和化学变化，且非体积功等于零的封闭
系统，系统每升高单位热力学温度（1K）所吸收的热。
平均热容： C Q T2 T1
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2.3 相变储能材料的定义及评价标准
2. 评价标准
（1）热力学标准 熔点，在需要的温度范围内。单位质量潜热大，以便以较
少的数量即能储存给定数量的热能。 密度高，这样盛装的容器会更小。 比热大，以提供额外的显热效果。 热导率大，以便储、放热时储存物质内的温度梯度小。 协调融解，材料应该熔化完全，以使液相和固相在组成上
水在1个大气压力下，从20 ℃加热到40 ℃， 温差为20 ℃的显热仅为84 kJ/kg
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2.2 储能材料的相变形式
（1）Solid
Solid
融化或熔化
（2）Solid
Liquid
凝固或固化
可行的相变储能方式 材料的体积变化小
（3）Liquid 汽化或蒸发 Gas
液化或凝结
（4）Solid 升华 Gas 凝华 .
解决办法：
①加增稠剂，可防止混合物中成分的分离 ②加晶体结构改变剂 ③盛装相变材料的容器采用薄层结构 ④摇晃或搅动。
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2.4.1 固－液相变材料
2、有机类：（石蜡）
高级脂肪烃类 、 脂肪酸、 醇类 多羟基碳酸类、聚烯烃类 、 聚多元醇类
同系有机物的相变温度和相变焓会随着其碳链的增长而增大， 但随着碳链的增长，相变温度的增加值会逐渐减小， 其熔点最终将趋于一定值
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2.4.1 固－液相变材料
存在问题： （1）过冷现象：
物质冷凝到“冷凝点”时并不结晶,而须到“冷凝点” 以下的一定温度时方开始结晶。导致物质不能及时发生相 变，从而影响热量的及时释放和利用
产生原因：水合盐结晶时成核性能差
解决办法： ① 加成核剂（如：芒硝，成核剂为硼砂） ② 冷指法：即保留一部分冷区，使未融化 的部分晶体作为成核剂。
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2.3 相变储能材料的定义及评价标准
2. 评价标准
（3） 化学标准
高稳定性。 不发生分解，以使潜热储能材料具有长期的使用寿命。 对构件材料无腐蚀作用。 材料应该无毒性、不燃、无爆炸性。
（4）经济标准
可大量获得。 廉价。
先考虑有合适的相变温度和较大的相变热， 再考虑各种影响研. 究和应用的综合性因素。
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如：太阳能热储存方式
水、土壤、砂石及岩石是最为常见的显热储热材 料。
德国汉堡生态村的设计中，采用了一个容量为 4500L的大储水罐作为储存一年四季中采集的太 阳能的储存设备。
美国华盛顿地区利用地下土壤储存太阳能，用于 供暖和提供生活热水。在夏季结束时，土壤温度 可上升至80℃，而在供暖季节结束时，温度降低 为40℃
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2.4.1 固－液相变材料
存在问题：
（2）相分离： 当温度上升时，释放出来的结晶水的数量
不足以溶解所有的非晶态固体脱水盐，由于密度的差异， 这些未溶脱水盐沉降到容器底部，在逆相变过程中，即 温度下降时，沉降到底部的脱水盐无法与结晶水结合而 不能重新结晶，使得相变过程不可逆，形成相分层，导致 溶解的不均匀性，从而造成储能能力逐渐下降
酯酸类
其它有机类
混合类 有机类与无机类相变材料的混合
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2.4.1 固－液相变材料
1、无机类：结晶水合盐
结晶水合盐提供了熔点从几摄氏度到一百多摄氏 度的可供选择的相变材料
结晶水合盐的通式：AB·mH2O
相变机理：
AB·mH2O
加热（T>Tm) 冷却（T<Tm)
AB + mH2O
AB·mH2O
加热（T>Tm)
完全相同。否则，因液体与固体密度差单。
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2.3 相变储能材料的定义及评价标准
2. 评价标准
（2） 动力学标准 凝固时无过冷现象或过冷度很小。
熔体应该在其热力学凝固点结晶。这可通过高的晶体成核 速度(Nucleation rate)及生长速率来实现，有时也可向储 热材料中加入成核剂或“冷指”(Cold finger)来抑制过冷 现象。
使用范围广、价格较便宜、 导热系数较大（与有机类相变材料相比） 融解热较大、密度较大、体积储热密度较大、 一般呈中性
导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的 材料，两侧表面的温差为1度（K，℃）， 在1秒钟内（1S）（ 非1H，1小时内），通 过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米·度 （W/(m·K)，此处为K可用℃代替）。
冷却（T<Tm)
AB·pH2O +
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(m-p)H2O
2.4.1 固－液相变材料
常用的结晶水合盐
Na2SO4·10H2O (芒硝）（Glauber’s salt) MgCl2⋅6H2O CaCl2⋅6H2O
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2.4.1 固－液相变材料
结晶水合盐的特点
是中、低温储热相变材料中重要的一类
优点：
实际很少利用 相变过程中气体所占体积太大
2.3 相变储能材料的定义及评价标准
1. 定义
利用某些物质在相转变过程中的吸热和放热，可以进行热 能的储存和温度调节控制，这种具有热能存储和温度调控 功能的物质称为相变材料（Phase change materials, PCMs）
不是所有物质的相变过程都可以用于储能目的，PCMs 能够 “…经受无限制次数的熔化和凝固循环，其物理与化学性质没 有变化”
2.4 相变储能材料的分类
按照相变温度的范围
高温储能材料（250 ℃以上） 中温储能材料（100～250 ℃） 低温储能材料 (100℃以下）
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2.4 相变储能材料的分类
按照材料的组成成分 无机类
相变材料
有机类
结晶水合盐（如Na2SO4·10H2O) 熔融盐 其它无机类相变材料（如水）
金属（包括合金） 石蜡类