复合低温相变蓄冷材料的实验研究
空调用复合相变蓄冷材料的筛选、制备与性能分析
空调用复合相变蓄冷材料的筛选、制备与性能分析孟金龙，张庭玮，陆 晨，徐世俊，张明科，万世豪上海航天设备制造总厂有限公司Ὃ上海市200240Ὀ摘要：针对高温供冷空调冷冻水温度，初选出癸酸（CA）、月桂酸（LA）、肉豆蔻酸（MA）、棕榈酸（PA）四种脂肪酸作为复合材料的基本组分。
基于材料的相平衡理论和共晶系理论对四种相变材料不同组合共晶点摩尔分数进行计算并绘制共晶相图；基于理论计算结果采用熔融共混法对不同组分含量的复合材料进行制备；采用步冷曲线法进行复合材料蓄冷实验，最终制备得到四元脂肪酸复合相变材料CA-LA-PA-MA，共晶摩尔配比为56.9：26.8：7.0：9.3，与理论计算值相差1%；实测相变温度为13.2℃，与理论计算值13.51℃相差2.3%，进一步为空调用复合相变蓄冷材料的选择提供了理论依据。
关键词：相变材料；共晶混合物；步冷曲线法；热性能中图分类号：TB 64Screening, Preparation and Performance Analysis of Composite Phase Change ColdStorage Materials for Air ConditioningMENG Jin-long, ZHANG Ting-wei, LU Chen, XU Shi-jun, ZHANG Ming-ke, WAN Shi-hao( Shanghai Aerospace Equipment Manufacturer Co., Ltd., Shanghai 200240, China )Abstract: According to the high temperature of the refrigerated air conditioner, four organic fatty acids were initially selected as the basic components of the composite material: decanoic acid (CA), lauric acid (LA), myristic acid (MA), and palmitic acid (PA). Based on the phase equilibrium theory and eutectic system theory of materials, the molar fractions of eutectic points were calculated and the eutectic phase diagram was drawn; Based on the theoretical results, the composite materials with diff erent component contents were prepared by melt blending method; The cold storage experiment was carried out by step-cold curve method, and the four-dismembered fatty acid composite material CA-LA-PA-MA was fi nally proposed, and the eutectic molar ratio was 56.9:26.8:7.0:9.3, which is 1% diff erent from the theoretical calculation value. The measured phase change temperature was 13.2 °C, which is 2.3% diff erent from the theoretical calculated value of 13.51 °C. This paper provides a theoretical basis for the selection of composite phase change storage materials for air conditioning.Key words: phase change material; eutectic mixture; step-cold curve method; thermal performance太阳能空调相变蓄冷技术利用相变材料高蓄冷密度来弥补太阳能利用过程中的不稳定性以及间歇性[1]。
低温相变储能材料研究进展及其应用
低温相变储能材料是蓄冷系统中储冷 的 功 能 材 料，利 用 其在相变过程中对冷量的存储与释放，从 而 达到 控 制 环 境 温 度及错峰用冷、移峰填谷的 目 的 。 ［５］ 相 变 过 程 是 一 个 等 温 或 近似等温的过程，并伴随着大量 的 能 量 吸 收 或 释 放。作 为 储 能材料应该具有 一 些 良 好 的 热 力 学、动 力 学 和 化 学 性 质，同
· ２２２ ·
材料导报
２０１６ 年 １１ 月 第 ３０ 卷 专 辑 ２８
低温相变储能材料研究进展及其应用＊
傅 一 波 ，王 冬 梅 ，朱 宏
（深圳职业技术学院传播工程学院，深圳 ５１８０５５）
摘要 相变储能材料具有能量存储密度高、热容大 和 热 稳 定 性 较 好 等 优 点 ，广 泛 应 用 于 各 类 储 能 系 统。 就 低 温相变储能材料（温度低于２０ ℃）进行综述，重点介绍了低温相变材料的分类及其载体的研究，并探讨了 相 变 材 料 在 空 调 、建 筑 及 食 品 保 鲜 等 领 域 的 研 究 进 展 。 最 后 对 未 来 相 变 材 料 的 发 展 方 向 和 应 用 前 景 进 行 了 展 望 。
目 前 国 内 外 研 究 的 相 变 材 料 主 要 集 中 在 固 －液 相 变 材 料 ， 包括结晶水合盐类无机相变材料，以 及 石 蜡、酯、多 元 醇 和 聚 合物 等。 目 前 相 变 材 料 已 经 在 建 筑 供 冷 制 热［２］、移 峰 填 谷［３］、太阳能 等 ［４］ 各 领 域 广 泛 使 用。 随 着 技 术 的 发 展，相 变 材料已经在低温 领 域 得 到 了 很 了 很 好 的 应 用。本 文 就 近 年来国内外对低温领域 的 相 变 材 料 （温 度 低 于 ２０℃）的 研 究 进展做出回顾和论述。
甘露醇复合相变蓄冷材料的制备及性能研究
甘露醇复合相变蓄冷材料的制备及性能研究
董月霞;何少勇;刘笛;盛金飞;李晓凤;孙志利;刘娥玉;金蕊;王允直;刘浩威;李蕾;胡佳乐
【期刊名称】《冷藏技术》
【年(卷),期】2024(47)1
【摘要】为满足南美白对虾微冻贮藏保鲜温度的要求,研制了一种低温复合相变蓄冷材料,该材料以甘露醇水溶液为主储能剂,以氯化钾水溶液为降温剂,以高吸水树脂为增稠剂。
测试复合相变蓄冷材料的相变温度、相变潜热、导热性能、腐蚀性和热循环稳定性,确定最终配比。
结果显示:当甘露醇质量分数为3%,氯化钾质量分数为2%,高吸水树脂质量分数为1.8%,复合相变蓄冷材料的相变温度为-5.5℃,相变潜热为295.7 J/g,无过冷度,导热系数为5.065 W/(m.K)。
对铜片和铝片基本无腐蚀,50次循环实验表明复合材料稳定性好。
【总页数】7页(P26-32)
【作者】董月霞;何少勇;刘笛;盛金飞;李晓凤;孙志利;刘娥玉;金蕊;王允直;刘浩威;李蕾;胡佳乐
【作者单位】河北科技大学;杭州凯利不锈钢厨房设备有限公司;天津商业大学;西部机场集团青海机场有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.纳米石墨烯片-石蜡复合相变蓄冷材料制备方法及热物性研究
2.复合无机盐相变蓄冷材料的制备与改性研究
3.三元复合相变蓄冷材料的制备及传热性能优化
4.新型有机-无机复合相变蓄冷材料的制备及性能研究
5.低温复合相变蓄冷材料的制备与性能研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蓄冷材料相变温度与相变潜热实验研究
第18卷第5期2000年10月 低温与特气L ow T emper ature and Specialty Gases V ol.18,No.5O ct.,2000工艺与设备蓄冷材料相变温度与相变潜热实验研究X方贵银(中国科学技术大学热科学与能源工程系,安徽合肥 230027)摘要:阐述了自行研制的蓄冷材料相变温度与相变潜热实验装置的特点,并在该实验装置上测试了蓄冷材料的相变温度和相变潜热,获得了较准确的结果。
该方法简单易行,可用于工程上测量相变蓄冷材料的热物性。
关键词:蓄冷空调;蓄冷材料;相变温度;相变潜热;实验测试中图分类号:T B64 文献标识码:A 文章编号:1007-7804(2000)05-0019-031 前 言相变蓄冷材料热物性及其工作性能的研究具有重要的意义。
材料的热物性及工作性能既是衡量其性能优劣的标尺,又是其应用系统设计及性能评估的依据。
测定相变温度、相变潜热及比热的方法可分为三类: 1.一般卡计法[1,2]; 2.差热分析法(Differential Thermal Analy sis ,简称DT A )[3]; 3.示差扫描量热计法[4](Differential Scanning Calorimetry,简称DSC),它利用示差扫描量热计,可以绘制相变材料整个相变过程中的能量-时间曲线。
由于实验条件限制,下面采用的实验方法与典型方法不完全相同,可用于工程上进行蓄冷材料的性能测试。
2 蓄冷材料相变温度的测试2.1 实验装置与实验方法图1为实验装置图。
实验装置主要由XWC-301自动平衡记录仪、铜—康铜热电偶、冰瓶、保温瓶、蓄冷材料(PCM )等构成。
图1 测试蓄冷材料相变温度的实验装置1.保温瓶;2.高密度聚乙烯塑料球;3.相变蓄冷材料(PCM );4.冰水混合物;5.铜—康铜热电偶;6.保温材料;7.导热油;8.冰瓶;9.自动平衡记录仪。
该实验采用冷却的方法测定蓄冷材料的相变凝固温度。
冷藏车用新型复合相变蓄冷材料的制备及热性能研究
口０．５
０
√
０ １０
溉涨醺挂辩
Ｅｎｄ：１５．８℃ Ｅｎｄ－１６．９＂Ｃ
／
／
氐、 Ｉ／／
２０ ３０
阻２］
４０ ５０
温度／ｏＣ
图２复合材料２００次循环前后的ＤＳＣ曲线
２．２复合相变材料添加石墨后的性质变化
图３、图４分别为低共熔复合相变材料添加不同质量分数 石墨后的凝固曲线及ＤＳＣ曲线，表１列出了添加石墨前后低 共熔复合相变材料的性质变化。重复试验表明石墨的添加对 低共熔复合相变材料的导热性能及相变潜热均产生一定的 影响。 如图３及表１所示，添加不同质量分数的石墨后复合相 变材料的凝固温度波动不大，大致在６．９。Ｃ左右，凝固速度明 显加快，且随着石墨质量分数的增加复合相变材料的凝固时 间大大缩短，当石墨的质量分数达到６％时，凝固时间大约缩
万方数据
第１１期
杨颖等：冷藏车用新型复合相变蓄冷材料的制备及热性能研究
・４３・
短了６３．２％，明显小于添加２％、４％石墨的复合相变材料的 凝固时间，但若继续增加石墨的质量分数，凝固时间反而有所 增长（见表１），这是由于石墨的过量添加使得厚厚的石墨附着 在试管壁上反而影响了相变材料与外界的传热从而导致凝固 时间有所变长。
ｐｅｒａｔｕｒｅ
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｔｅｒｎ—
ｗａｓ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ ｏｎｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ３．８ ｐｅｒｃｅｎｔ ａｆｔｅｒ ａｄｄｉｎｇ ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ６ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｅｗ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｉｔ ａｂｏｖｅ １０℃ｄｕｒｉｎｇ ｈｏｔ
相变储能材料的制备及性能研究
相变储能材料的制备及性能研究相变储能材料是一种具有巨大储能潜力的材料，具有体积小、能量密度高和无记忆效应等优点。
在能源应用领域具有广泛的应用前景。
然而，该类材料的制备和性能在研究上仍然存在许多问题需要解决。
1. 相变储能材料的概念及原理相变储能材料是指在温度、压强等外部条件改变时可以发生固液、固气或者液气相变，并产生巨大释放或吸收潜热的物质。
这些物质通常由可供选择的材料，如有机化合物、无机化合物、合金和聚合物等构成。
其储能的基本原理是相变储存材料在相变时释放或吸收潜热，其中释放或吸收的潜热可通过加热或冷却来实现，从而实现能量的储存和释放。
相变储存材料又分为低温相变和高温相变两种。
低温相变储存材料多用于冰蓄冷、热泵系统等方面；而高温相变储存材料则可用于平衡风能、太阳能、核能等间歇性的能源供应，并提高供能的连续性和稳定性。
2. 相变储能材料的制备方法目前，相变储能材料的制备方法主要包括化学合成法、物理法和纳米技术三种。
化学合成法是最常用的相变储存材料的制备方法。
这种方法利用溶液中的化学反应来制备相变储存材料，具有简单易操作、成本低廉的特点。
但同时也容易产生杂质，影响材料的性能。
物理法是指利用高温熔融技术或射频磁化等方法来制备相变储存材料的方法。
这种方法制备的相变储存材料性质稳定、纯度高，但难于控制结晶形态及晶粒尺寸等问题。
纳米技术是通过制备纳米结构的相变材料来提高其储能性能，主要包括溶胶-凝胶法、气溶胶法和热蒸发法等。
这种方法可以控制材料的结晶形态和晶粒尺寸，从而使储能性能得到改善。
3. 相变储能材料的性能研究相变储能材料的性能研究主要包括相变温度和储能性能两个方面。
相变温度是指材料在相变时的温度，它决定了相变储存材料的能量密度和可储存的热量。
相变温度主要通过改变材料的成分、晶体结构和制备方法等途径来实现。
储能性能是指相变储存材料在吸热或放热过程中，能够储存或释放多少能量。
储能性能与相变温度、相变潜热和材料内部结构等因素密切相关。
相变蓄冷材料的变温红外研究
相变蓄冷材料的变温红外研究近年来，随着冷藏和冷冻系统的不断发展和完善，越来越多的人开始关注相变蓄冷材料。
相变蓄冷材料作为一种新型冷藏储冷技术已经引起了广泛关注。
它主要是由一种溶液，称为相变蓄冷液，来实现蓄冷。
相变蓄冷液一般都是混合溶液，其组成成分本质上是某种有机物，如乙醇、乙酸等，具有很好的可控性和多功能性。
目前，红外技术已成为一项新兴技术，在蓄冷系统中有着广泛的应用。
红外技术是一种利用温度变化的能量传输方式，其特点是：速度快、精度高，适用于测量温度变化率大的物质，适用范围较广、操作简便、可靠性高。
因此，将相变蓄冷技术与红外技术相结合，就可以构成一个能够快速、准确测量温度变化的技术系统。
为了进一步探究相变蓄冷材料的变温红外研究，我们首先进行了实验研究，研究目标是检测和研究相变蓄冷材料在进行热方面的性能及其特点，探究其热特性的变化规律，以及利用红外技术实时检测和控制其变温过程的技术参数。
实验中，我们选用一种富含有机物的相变蓄冷液来进行试验，并采用红外技术实时检测和控制相变蓄冷液的温度。
试验结果表明，当相变蓄冷液进行热处理时，其温度变化趋势和规律符合理论规定，并在一定温度下明显地发生相变，表明红外技术对相变蓄冷液的变温检测过程是有效的。
此外，我们还研究了相变蓄冷液在反复变温过程中的热性能，发现当温度每次循环变化后，其最终的温度都会比改变前有所降低，表明相变蓄冷液具有很好的蓄冷性能。
本次研究为在红外技术的基础上检测和研究相变蓄冷材料的变温特性，提供了有益的参考价值，为进一步提高相变蓄冷技术的效率和精度，提供了重要的理论参考和实验参考，也为进一步开发和改进具有高效能的冷藏冷冻系统提供了有益的建议。
综上所述，本次研究中，我们运用了红外技术，对相变蓄冷材料的变温特性进行了研究，比较完整地揭示了相变蓄冷技术的工作原理及其蓄冷效率，为进一步推广相变蓄冷技术的技术性、经济性提供了参考。
低温相变蓄冷纳米流体成核过冷度的实验研究
型的传热 冷 却 工 质 ， 于纳 米 颗 粒 尺 寸 小 ， 由 比表 面
大， 具有许多独特的性能＿， ｌ 研究人员开始探索将纳 Ｊ 米材料 技术应 用于 强化传 热领域 。Ｌｅ和 Ｃ ｏ Ｊ ｅ ｈｉ
等 人 已尝试 用纳 米悬 浮液和微 型热 交换器 构 成高 ３ ］ 效冷却 系统 ，以解 决某些 特殊 场合 散 热 问题 。纳米 流体 目前研究 最 多的是 其 导 热 系数 的量 测 ， 而对 于 其 运用 于低温 相变 蓄 冷方 面 的 研究 尚未 看 到报 道 。
Ｂｃ２Ｈ ０ ａ ｌ ２ 纳米流体。对 Ｂａ２ － ａ 水溶 液和纳米流体 同步进行 蓄冷实验 ， 实验 表明 ： 加入纳米 Ｔ 粉体后 ， 可大 幅度降低 Ｂａ２ ａ 水溶液 的结 晶成核过冷度 ， 并且纳米流体 的起始成核时间 ￣Ｂ Ｃ 水溶液提前 ， ａ１ ２ 结晶结束所花 时问也要大大少于 Ｂｃ２ 溶液 。最后对纳米粒子影响基液 的结 晶机理进行 了分析 。 ａｌ 水 关键词 热工学 ；纳米 流体 ； 相变蓄冷 ； 过冷度 ；Ｔ ｉ
果蔬用冷库相变材料研制及其系统应用
摘要相变蓄冷技术应用于冷库中，不仅可以利用谷电蓄冷产生经济效益，同时可以有效控制冷库温度，减少温度波动对果蔬造成的损失。
本工作研制了一种相变温度可调、安全无害的麦芽糖醇/水低温相变材料。
该材料根据麦芽糖醇配比的不同(质量分数1%～5%)，可实现相变温度和相变潜热在0.73～1.62 ℃和281.43～325.82 J/g的范围可调。
鉴于该材料存在的过冷问题，通过添加质量分数为1.2%的四硼酸钠作为成核剂，可将过冷度缓解至1.09 ℃。
通过数值模拟研究蓄冷板的布置形式对冷库内温度分布和蓄冷时长的影响，发现顶置+侧置的蓄冷板布置形式相比顶置式和侧置式具有更好的储冷保鲜效果。
此外，底部架空的货物布置方式可进一步延长对果蔬的保鲜时间。
本工作结合材料研发和模拟研究表明，相变蓄冷技术可有效转移峰电时期的用能负荷，实现16 h的离网保鲜运行。
关键词相变蓄冷；冷库；无电力运行近年来，随着我国人民生活水平的提高，我国冷链物流行业发展迅速。
根据国家统计局公布的2015—2019年数据，我国易腐食品总产量巨大且逐年增加，2019年我国易腐食品总产量已超过12亿吨，这直接导致我国食品冷链需求总量急剧增大。
据中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会不完全统计，截至2020年底，全国公共型食品冷库容量达到1.77亿立方米，相比2019年新增库容2568万立方米，同比增长16.98%，且从趋势来看，自2015年以来，全国公共型食品冷库容量年增长率始终保持在10%～20%。
巨大的用电量使得食品生鲜保存成本大大提高，降低冷库运行成本成为广大科研学者的研究重点。
而将蓄冷技术应用于冷库运行中，通过利用谷时低价电力对蓄冷材料进行充冷，以实现冷库在峰时的无电力运行，可以极大地降低冷库运行时的成本。
目前蓄冷技术已经广泛应用于空调系统、冰箱冰柜、冷藏车、建筑节能等诸多方面。
而根据蓄冷方式的不同又可以分为热化学蓄冷、显热蓄冷和潜热蓄冷三种方式。
纳米TiO2-BaCl2-H2O复合低温相变蓄冷材料的制备
第 ６卷 第 ３期 ２ ｏ 年 ９ 月 ０８
顺 德 职 业 技 术 学 院 学 报 Ｊ ｕ ａ ｆ ｈ ｎ ｅ ｏｙｅ ｈ ｉ ｏ ｒ ｌｏ Ｓ ｕ ｄ Ｐ ｌｔｃ ｎ ｃ ｎ
Ｖ １６ ０． ＮＯ ３ ．
Ｓ ｐ． ｅｔ ２０ ０８
著 提高 蓄冷材 料 的导热 系数 ，达到 强化换 热 的 目的 。 纳米 粒子 之 间 自发 团聚 的趋 势将 大大影 响 纳米 复合 材 料性 能 的发挥 。因此 ，改 善纳 米粒 子在 液 相 蓄冷 剂 中 的分散 性 和稳定 性 是纳 米复 合材 料 应用 于 蓄冷 工业 的关 镜） ，荷 兰 Ｐ ＩＩＳ Ｈ ＬＰ ，型号 Ｔ Ｃ Ａ２ ；扫描 隧道 显微镜 ； ＥＲＩ ０ １ 级 电 子 天 平 Ｓ￣ ｆ ｕ Ｐ １Ｄ；差 示 扫 描 量 热 仪 ０万 ａ ｏ ｏｓ ２ １ ｉ Ｂ Ｄ Ｃ ２０Ｐ ｈｘ 德 国耐驰 ；Ｋ 一０ Ｂ 声 波清 洗器 ； Ｓ 一 ０ ＣＰ ｏ ， Ｑ ５Ｄ 超
纳米 复合 相变 蓄冷 材料 中由于纳 米颗 粒尺 寸小 ，比 表面大 ，具有许多独 特的性 能 。在低温共 晶盐 Ｂ Ｃ： ａ１ 水溶 液 中悬浮少 量 的纳米 ＴＯ 颗粒 ，可 制备 成 均匀 、稳 定 的 ｉ：
表 １ 本 实 验 所 用 的 单 组 分 分 散 剂
纳米复合材料 ，纳米粒子既起着成核剂的作用，又可显
维普资讯
第 ３期
何钦 波．等 ：纳米 ＴＯｚＢ ＣＩ Ｈ ０复合低温相变蓄冷材料的制备 ｉ －ａ ｚ ２ －
稳定性 差 。 在 干净 的空烧 杯 中先 加入 配制 好 的饱 和 Ｂ Ｃ ＨＯ ａ １ 。 一 溶 液 ８ ｌ ０ｍ ，再 将 不 同浓 度 （ Ｂ Ｃ Ｈ： 液 的体 积 按 ａ １ Ｏ溶 一 计 ，分 别 为 ０１ ， ．％ ，０ ％ ， ．％ ， ．％ ，１ ％ ， ．％ ０２ ． ４ ０６ ０８ ． ０ １ ％ ，１ ％ ，１ ％ ，１８ ． ２ ． ４ ． ６ ．％） 的单组 分 分散 剂分 别 加入
冷藏车用新型相变蓄冷材料的研究
针 对 蓄 冷 板 冷 藏 车 对相 变 蓄冷 材 料 的要 求 ， 出 了一 种 Ａ级 冷 藏 车 用 的 新 型 相 变 蓄 冷 材 料 ， 行 了 提 进
相 变温度测试 ， 结果表明该介 质的相 变温度为 一 ． ６ ９℃ ， 是一种适用蓄冷板 冷藏车蓄能介质．
关 键 词 ： 藏 车 ； 冷材 料 ； 变 温度 冷 蓄 相
械 故障 和磨损 ， 冷可 靠 性极 高 ； 界传 人 车 内 的 制 外 热量 与车 内冷板 制冷 的潜热 是平衡 的 ， 而且冷 板与 车 内热量 靠 自然 对 流 交换 ， 度场 恒 定均 匀 ； 板 温 冷 内的相变材 料价 格低 廉 ， 易 配置 ， 目前冷 源 中 容 是
运输 比较 ， 公路冷 藏运输机 动灵 活 ， 适应 性强 ， 可减 少中间环 节 ， 实行 门对 门运输 ， 因而使 用最广 ， 展 发 最快 ． 运输 距 离 、 输 时 间 、 输 质量 等方 面 ， 在 运 运 能 有效 地发挥 汽车 的经济效 益．
２卷 第１ ６ 期
２１ 报 （ 然科 学版 ） 自
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｒ ｉ ｉｅｓ ｙｏ ｏ ｏ ｒ ａ ｏ ｂｎＵｎｖ ｒｉ ｆ ｍｍｅｃ Ｎ ｔｒ ｌ ｃ ｎ ｅ ｄｔ ｎ Ｈａ ｔ Ｃ ｒｅ（ ａｕ ａ Ｓｉ ｃｓＥ ｉｏ ） ｅ ｉ
Ｖ ． ｏ ｏ２ Ｎ． １６ Ｉ
Ｆｂ２１ ｅ・００
冷 藏 车 用 新 型 相 变 蓄 冷 材 料 的研 究
李晓燕 高宇航 杨舒 婷 ， ，
（．哈尔滨 商业大学 土木与制冷工程学 院， １ 哈尔滨 １０ ２ ；． ５０ ８２ 华北 电力大学 热能与动力学 院， 北京 １２ ０ ） ０２ ６ 摘 要： 阐述了蓄冷板冷藏车技 术的研 究现状 ， 对比分析 了结晶水合 盐蓄冷 与有机物蓄冷的优缺 点．
复合相变储能材料的制备及应用研究进展
变对其进行能量的储存和释放。此类材料的相变潜 热较大，使用温度范围较广，传热效率高以及导热
系数 大 ， 目前 研 究 相 对 较 多 ，也 有 一 些 实 际 的
应用 。
变潜热高，无毒、无腐蚀性 ，但其热导率低 ，相变 过程中传热性能差 。为了既能保留无机相变储能材
１ ． １ ． １ 熔 融浸渍 混合 法
２ ０ １ ６ 年第 ３ ７卷第 ２ ４期
０ ７ ０ ９
化
学
教
育（ ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ Ⅵ ｎ ｖ ｗ ． ｈ ｘ ｊ ｙ ． ｏ ｒ ｇ ）
２ 化 学前沿
— 二０ — ｃ ｃ ｕ： ， ｑ
ｌ
复 合相 变储 能材 料 的制 备及 应 用研 究进 展
黄 平 丁益民 胡 婷 戎天任
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． １ ３ ８ ８ ４ ／ ｊ ． １ ０ ０ ３ — ３ ８ ０ ７ ｈ ｘ ｊ ｙ ． ２ ０ １ ６ ０ ３ ０ ０ ７ ２ 由于大量 的能 源消耗 所导 致 的能源危 机 以及产
合相变储能材料 和固一 气复合相变储能材 料。由于 气体相变材料体积变化较大 ，故 固一 固和固一 液相变
相变温度的范围可分为高温、中温和低温相变储能 材料。本文根据复合相变储能材料 的相变方式对其
分 类 、制备 和结 果分析 进行 了综述 ，并 对复 合相变 储 能材 料 的应用 前景进 行 了介绍 。
保的 目的Ｅ ２ ３ 。相变储能材料按材料的组成成分可以 分为无机相变储能材料 、有机相变储能材料和复合 相变 储能 材料 ［ ３ ］ 。无 机相变 储能 材料 在相变 时具 有
料和有机相变储能材料的优点，又能有效克服其缺
点 ，因此 ，复合相变储能材料的研究得以发展 。 复合相变储能材料主要包括物理化学性质相似 的二元 或多元 化合 物 的混合 物或低共 熔 物 、性 质稳 定的固一 液相变储能材料、纳米复合相变储 能材料 等 。多元混合或低共熔体系在相转变过程 中常容易 发 生泄 漏 ，所 以定 形 复 合 相 变 材 料 的 研 究 得 以发 展 。对 相 变 材 料 进 行 定 形 封 装 主 要 有 以 下 优
用于冷链的低温相变材料的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第1期用于冷链的低温相变材料的研究进展刘畅，陈艳军，张超灿（武汉理工大学材料科学与工程学院，湖北武汉430070）摘要：相变材料（PCM ）具有较高的储能密度，有利于能源的储存和高效利用。
对于低温相变材料，其应用从相变温度为0℃至室温的空调和建筑等领域到零下的工业制冷和食品、药物等的运输储藏，非常广泛。
本文从水溶液相变材料体系和非水相变材料体系两方面对冷链用相变材料进行了系统介绍，并从过冷、长期稳定性和导热等角度综述了近年关于冷链用相变材料的研究。
指出对于水溶液相变材料体系存在的严重过冷及盐-水体系较强的金属腐蚀性，可通过使用合适的成核剂、改善相变材料对成核剂的浸润性、避免纳米粒子团聚及用不锈钢或聚合物材料封装等方法改善；对于非水相变材料体系，可通过引入高导热的纳米粒子和支撑材料，微胶囊化PCM 等方法来解决有机物热导率较低的问题。
关于纳米粒子的聚沉以及引入支撑材料和微胶囊化PCM 导致的大量潜热损失问题，指出改善纳米粒子和支撑材料与PCM 的亲和性是值得尝试的方向。
关键词：相变材料；水溶液相变材料体系；非水相变材料体系；热学性质中图分类号：TK01+8文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）01-0286-14Low temperature phase change materials for subzero applicationsLIU Chang ，CHEN Yanjun ，ZHANG Chaocan(School of Materials Science and Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,Hubei,China)Abstract:Phase change materials (PCM)show high energy storage density,which is conducive to the storage and efficient utilization of energy.For low temperature phase change materials,their applications range can be from air-conditioning and construction industrial to industrial refrigeration,transportation and storage of food and medicine.This paper provides a systematic introduction to phase change materials for subzero applications,and reviews recent research on phase change materials for subzero applications from the perspectives of supercooling,chronic stability and thermal conductivity.In view of the severe supercooling of the aqueous PCM systems and metal corrosion of salt solution,the relevant research in recent years show that these problems can be solved by using suitable nucleating agents and improving the compatibility between the PCM and the nucleating agent,avoiding nanoparticles agglomeration and encapsulating PCM with stainless steel or polymer materials.The problem of low thermal conductivity of non-aqueous PCM systems can be solved by introducing nanoparticles and supporting materials with high thermal conductivity or encapsulating PCM.Finally,as for the aggregation of nanoparticles and the latent heat loss caused by the introduction of support materials and microencapsulated PCM,it is worth trying to improve the compatibility of nanoparticles and support materials with PCM.综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0213收稿日期：2021-01-29；修改稿日期：2021-04-22。
新型复合相变材料储能优化设计及传热性能研究
新型复合相变材料储能优化设计及传热性能研究摘要：相变储能是一种新型的能量转换技术,在能源利用率和环保节能方面具有重要意义。
近年来,随着科学技术的发展、社会经济水平提高以及环境保护要求等因素推动了对传统复合型相变材料中所存在缺陷进行改善。
目前国内外关于该领域研究主要集中于其化学性质、组成及机理上与其他类型复合相变材料相比仍有较大差距:如低温高聚物(Pt)在实际应用中容易发生团聚;如在循环使用过程中容易造成环境污染,而传统的相变材料由于其低温性能差、耐腐蚀性低,已不能满足大规模工业生产和环境保护需求。
关键词：复合相变材料；储能优化设计；传热性能在热工转换装置中,相变储能材料具有可逆性、可控性和高效率等特性。
随着科学技术的进步与发展,新型复合型相变体储存能量方式越来越多。
利用固相反应原理实现储能是目前研究领域一个热点问题:如何将传统正变换技术运用于永磁体或其他形式的换热器当中去已经成为解决这一难题最有效可行方案之一;另外在实际应用中还需要考虑温度对其造成影响以及环境条件等因素来选择合适的存储材料,例如在相变材料中添加一些储能添加剂以改善它的热稳定性,降低环境温度对复合型相变体储存能量造成影响。
一、相变材料性能的研究（一）相变材料热物理性能为了得到合适的相变温度及相变潜热等性能，通常将两种或两种以上相变物质按一定的比例配合成多组分的混合相变物质，利用相变物质分子之间的相互作用调节相变温度和相变潜热。
樊耀峰等详述了多元醇及其二元体的相变温度、相变潜热与质量百分比的关系。
Belenzalba等通过实验得出了部分不同质量比的相变材料及与其对应的相变温度和相变潜热心。
蔡利海用石蜡的相变温度、相变潜热与碳链长度成正比的关系，通过改变复合相变材料中两种有机物的质量比，来调节相材料的相变温度范围和相变潜热。
（二）相变储热材料的复合制备近年来为了克服相变过程中液相的泄漏问题，利用微胶囊技术，将特定相变温度范围的相变物质用有机化合物或高分子化合物封装成能量微球相变过程中，胶囊内的相变物质发生固液相变，外层始终保持为固态，因此在宏观上一直为固态颗粒，其主要优点表现在如下方面：（１）减少相变材料与外界环境发生反应的机会；（２）增加传热面积；（３）避免了相变过程中相变材料的体积频繁发生变化。
国内外相变蓄冷材料
国内外相变蓄冷材料相变蓄冷材料（Phase Change Materials，简称PCMs）是一种能够通过相变吸收和释放大量热能的物质，广泛应用于储能、调温、节能等领域。
本文将对国内外相变蓄冷材料的研究与应用进行深入探讨。
一、相变蓄冷材料的原理与分类相变蓄冷材料利用物质在相变过程中吸收或释放大量热能的特点，通过储存或释放热能来实现温度的控制。
根据相变温度的不同，相变蓄冷材料可分为高温相变材料和低温相变材料。
常见的相变蓄冷材料包括水合盐类、有机物类和无机物类等。
二、国内外研究现状1. 国外研究现状国外对相变蓄冷材料的研究起步较早，研究机构众多，涉及领域广泛。
例如，美国能源部设立了专项基金支持相变蓄冷材料的研究，欧洲的一些国家也在该领域进行了大量探索。
在学术研究方面，国外学者对相变蓄冷材料的制备方法、性能优化、应用拓展等方面进行了深入研究，取得了一系列重要成果。
2. 国内研究现状国内对相变蓄冷材料的研究起步较晚，但近年来发展迅速。
国内的研究机构和企业通过引进消化吸收再创新的方式，逐步缩小了与国外的差距。
在国家政策的支持下，国内相变蓄冷材料的研究和应用得到了广泛关注，取得了一系列成果。
三、相变蓄冷材料的应用领域1. 建筑节能相变蓄冷材料在建筑节能领域具有广泛应用前景。
通过将相变蓄冷材料应用于建筑物的围护结构中，可以有效调节室内温度，降低空调负荷，提高建筑物的能效比。
同时，相变蓄冷材料的储能特性还可以为建筑物提供稳定的冷源，提高能源利用效率。
2. 工业冷却在工业生产过程中，许多设备需要保持恒温运行，而相变蓄冷材料可以为其提供稳定的冷源。
例如，在化工厂的冷却系统中使用相变蓄冷材料，可以有效地降低设备的运行温度，提高生产效率。
3. 生物医疗相变蓄冷材料在生物医疗领域也有着广泛的应用前景。
例如，利用相变蓄冷材料的温度调节功能，可以为医疗器械提供稳定的低温环境，保证医疗器械的正常运行。
此外，相变蓄冷材料还可以用于冷冻治疗、疫苗储存等方面。
空调用纳米复合相变材料的制备及其蓄冷特性的研究
空调用纳米复合相变材料的制备及其蓄冷特性的研究空调用纳米复合相变材料的制备及其蓄冷特性的研究摘要：相变材料是一种具有独特的蓄热蓄冷能力的新型材料。
本文研究了一种基于纳米复合相变材料的空调蓄冷技术，对该技术中所采用的纳米复合相变材料的制备方法及其蓄冷特性进行了深入探讨。
首先，我们介绍了纳米复合相变材料的基本概念和制备技术，并对其制备方法进行了详细阐述。
其次，通过实验验证了所制备的纳米复合相变材料具有良好的蓄冷性能，并探讨了其蓄冷特性与温度、复合材料成分、纳米材料形态等因素之间的关系。
在此基础上，我们设计了一种基于纳米复合相变材料的空调蓄冷系统，并对其进行了模拟和实验验证。
结果表明，该系统的蓄冷性能较好，能够实现比传统空调更高效的能源利用率和更低的能耗。
综上所述，本文的研究为空调技术的发展提供了新的思路和方法，并为进一步深入研究和应用纳米复合相变材料的领域提供了有益参考。
关键词：纳米复合相变材料；制备方法；蓄冷特性；空调技术；能源利用随着经济的发展和人民生活水平的提高，空调设备的使用率不断增加，对能源的需求也越来越大。
因此，研究开发一种能够提高空调能效的新技术变得尤为重要。
相变材料作为一种新型的蓄热蓄冷材料，成为了解决这一问题的潜在方案。
纳米复合相变材料是近年来研究热点之一。
其由相变材料和纳米填料组成，具有优异的蓄热蓄冷特性，能够显著提高常规相变材料的性能。
本文研究的基于纳米复合相变材料的空调蓄冷技术，采用先进的制备技术，制备出具有良好蓄冷性能的纳米复合相变材料。
具体而言，我们选用微胶囊化法制备了纳米复合相变材料，以聚苯乙烯微球为载体，将相变材料喷涂在微球表面，再通过柠檬酸钠交联方法制得纳米复合相变材料。
随后，我们对所制备的纳米复合相变材料进行了一系列蓄冷实验。
实验结果表明，所制备的纳米复合相变材料具有良好的蓄冷性能，能够显著降低系统的峰值负荷和耗能量。
同时，我们还探讨了纳米复合相变材料蓄冷特性与温度、复合材料成分、纳米材料形态等因素之间的关系，为进一步优化材料性能提供了参考。
冰箱蓄冷相变材料的制备及提高冰箱性能的研究
冰箱蓄冷相变材料的制备及提高冰箱性能的研究摘要：为了提高冰箱的能效和降低对环境的影响，本文采用相变材料技术，研究了一种新型冰箱蓄冷相变材料的制备和性能优化措施。
首先，采用微波法快速制备出纳米氧化锆，并进行表征，确定了其形貌和物理化学性质。
其次，通过水热法制备得到钨青铜相变材料，并进行表征。
最后，将钨青铜与纳米氧化锆进行复合改性，制备出具有优异蓄冷性能的相变材料。
利用制备的相变材料构建蓄冷器，结合冰箱制冷系统进行试验，结果表明相变材料能够有效提高冰箱的制冷效率和稳定性，同时降低制冷剂的使用量，为可持续发展提供了新的技术手段。
关键词：相变材料；蓄冷；纳米氧化锆；钨青铜；制冷效率1. 引言冰箱作为家用电器中的重要组成部分，广泛应用于人们的日常生活中。
然而，传统的冰箱制冷方式通常是通过压缩制冷循环或吸收制冷循环来实现的。
这种制冷方式所产生的排放物不仅对环境有影响，同时也浪费了能源。
随着科技的发展，相变材料技术的应用在制冷领域得到广泛研究。
相变材料是指在一定温度范围内发生相变的物质，其所蓄储的潜热可用于制冷或供热。
相对于传统的制冷方式，相变材料制冷具有很多优势，如高效、环保、维护成本低等。
近年来，国内外许多学者致力于研究相变材料在制冷领域的应用。
不同种类的相变材料具有不同的特点，同时也存在一些缺点。
例如，固体-固体相变材料的比容易受温度影响较大，固体-液体相变材料的相变温度较低，难以满足实际应用要求。
因此，本文选用了钨青铜相变材料与纳米氧化锆进行复合改性，制备出具有优异蓄冷性能的相变材料，并进行实验测试2. 相变材料的制备本文采用了钨青铜与纳米氧化锆进行复合改性，制备具有优异蓄冷性能的相变材料。
首先，将钨青铜粉末与纳米氧化锆粉末混合，经过球磨混合后制成混合材料。
随后，在高温下烧结制备出相变材料。
制备过程中，烧结温度和时间以及混合比例等参数进行了优化。
最终得到了具有优异性能的相变材料。
3. 蓄冷试验为了验证相变材料在冰箱制冷系统中的应用效果，本文构建了一个蓄冷器，并与传统的制冷方式进行比较。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过对相变温度在 - 20 ～ - 40℃的大量有机 物 、无机物材料的实验筛选 ,本文采用了氯化铵溶液 与乙二醇两种相变材料混合搅拌而成的复合低温相 变材料 ,通过实验获得复合材料的热物性参数 ,并对 材料的蓄冷 、释冷特性进行了研究.
3 实验研究
3. 1 DSC实验 相变材料的热物性是选择相变材料的关键因
关键词 : 融点 ;复合蓄冷材料 ;相变潜热 PACC: 8110H , 8640, 9160H
I NVEST IGAT IO N O N CRYO GEN ICS COOL THERM AL ENERGY STO RAGE PHASE CHANGE COM PO S IT IO N M ATER IAL3
Ti ,即说明混合后的凝固温度比纯物质的凝固温度 要低. 实验也证明 ,有机 2无机混合溶液的凝固温度
要低. 所以在寻找低温蓄冷材料时用多组分混合是
个值得参考的好方法.
混合溶液的相变潜热
收稿日期 : 2008208212; Received date: 2008208212
第 1期
杨 颖等 :复合低温相变蓄冷材料的实验研究
145
虽然利用一些材料 (如水 )的显热贮能价格低 廉 、方法简单 ,但其贮能密度低 ,占地面积大 ,工质蓄 冷温度主要适用于 空调蓄 冷 ; 而相 变材 料 ( Phase change material,简称 PCM )通过把相变过程中吸收 (释放 )的大量热量储存起来而实现能量的时空转 换 [ 1～3 ] ,相变的潜热储能远比显热储能量大 ,且蓄冷 温区的适应范围更大 ,可适应低于空调系统的低温 制冷工况 ,因此采用低温相变蓄冷技术对平衡峰谷 用电可以起到关键的作用. 所以寻找相变潜热高 、相 变温度合适 、导热性能好 、化学稳定的蓄冷材料是低 温蓄冷技术的研究热点.
目前国内外研究较多的固 2液相变材料主要包 括两大类 :无机物相变材料和有机物相变材料. 无机 物相变材料以结晶水合盐类为主 ,有机物相变材料 主要包括高级脂肪烃 、脂肪酸及其酯类 、醇类 、芳香 烃类及高分子聚合物类等. 前者应用较多 ,技术相对 成熟些 ,但相变过程中具有过冷和相分离的缺点 ,影 响了其储冷能力 ,另外绝大多数无机物具有腐蚀性 ; 有机物没有相分离的缺点 ,且化学性能稳定 、价格便 宜 ,固体状态成型性较好. 有些有机物混合后 ,相变 点可在一定范围内调整 ,这将增大蓄冷温度调节范 围. 但有机物存在明显的缺陷就是导热率低 、相变潜 热低. 而有机 2无机复合相变材料一定程度上能有效 克服单一的无机物或有机物相变蓄冷材料的缺点 , 又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范 围. 近年来 ,国内外都进行了一些相变蓄冷材料的制 备及其性能的研究 ,并取得了一些有价值的成 果 [ 4～6 ] .
图 5 凝固过程曲线
4 实验结果及讨论
图 2 氯化铵溶液相变过程的 DSC曲线
3. 2 蓄冷和释冷过程稳定性测试 对之前初步选定的几种相变材料进行蓄冷和释
冷过程的稳定性测定 ,利用 ADAM 热电偶模块与电 脑组成一个温度采集系统 ,定时采集相变材料在蓄
由图 4可知 , DSC曲线图明显整体向左移动了 , 说明混合溶液的凝固温度比前两者都低. 因为混合 物的熔化温度总是比纯化合物的熔化温度低. 这可 根据热力学第二定律及相平衡理论推导出混合物融 点的理论计算式 [ 11 ]为
配制 一 系 列 浓 度 的 乙 二 醇 溶 液 , 起 始 浓 度 15% ,浓度差以 5%递增 ,作 6 组试验 ,从中选择适 用于冰 箱 冷 冻 室 蒸 发 温 度 的 乙 二 醇 溶 液 浓 度 为
25%. 同样配制一系列浓度的氯化铵溶液 ,起始浓度
5% ,浓度差以 5%递增 ,作 6组试验 ,从中选择适用 于冰箱冷冻室蒸发温度的氯化铵溶液浓度为 15%. 实验结果如图 2、图 3和表 1所示.
本实验采用德国 NETZSCH 公司生产的型号为 DSC2200PC Phox. 的热流式差示扫描热量仪 ,冷却方
146
低 温 物 理 学 报
第 31卷
式采用液氮 ,用铟作为参比物校准 ; 保护气为纯度 99. 99%的氮气 ,吹扫气流速 20m l/m in,流速 60m l/ m in;温升范围 - 60℃～20℃,温升速率为 5℃ /M in.
其基本原理为 :将等测样品与参比样品 (标样 ) 分别置于银制炉体内左右两侧的载物平台上 ,当施 予两侧相同的热量时 ,热流就通过康铜电热板传至 待测样品与参比样品 ,由于标样和试样的吸热特性 不同 ,二者会有差热产生 ,而紧贴于载物平台下方的 两对对热电偶可精确测量出待测样品与参比样品两 者的温度差 ,再根据差热 2温度 DSC 曲线计算了样 品的潜热 [ 10 ] .
表 2 乙二醇 、氯化铵混合溶液热物性实验
参数 材料
质量 融化 融解潜热 mg 温度 ℃ kJ / kg
25%乙二醇溶液 + 25%氯化铵溶液
12. 2 - 15. 9 221. 5
25%乙二醇溶液
+ 30%氯化铵溶液
8. 1
- 16 212. 8
25%乙二醇溶液 + 35%氯化铵溶液
9. 3 - 16. 5 206. 6
Hale Waihona Puke 3 科技部科技型中小企业技术创新基金 (项目编号 : 07C26215110843)资助的课题. 3 Project supported by the M inistry of Science and Technology of China ( Grant No. 07C26215110843) .
素 ,但到目前还没出台国家或国际的测试标准. 广泛 采用的是差示扫描量热法 (DSC) 、调制差示扫描量 热法 (MDSC) 、差热分析法 (DTA ) ,其它有影响力的 有参比温度曲线法 ( T2history) 、常规卡计法等. DSC、 MDSC、DTA 测量的精确度高 , 测试条件可操作性 强 ,但设备昂贵. 后者装置简单 、易操作 、价格便宜 , 适宜对实验结果要求不高的情况. 美国家实验室的 标准方法是 DSC,学术领域也推荐用 D SC[ 8～9 ].
第 1期
杨 颖等 :复合低温相变蓄冷材料的实验研究
147
TM
=1 1 R lnX i
Ti Hi
其中 : Xi 是混合物中纯化合物 I的摩尔分数 ; Hi
是纯化合物 i的熔化潜热 ; Tm , Ti 是纯合物 i和混合 物的熔化温度 ; R 是气体常数.
由于摩尔含量 Xi 小于 1, lnXi 则为负数 ,而 R 与 H均是正数 ,所以 1 / Tm 必大小 1 / Ti ,则 Tm 小于
提出自行研制的一种复合低温相变蓄冷材料 ,通过实验分析了该蓄冷材料的融点 、相变潜热和凝固融化过程 曲线. 该材料由有机物和无机物混合而成 ,用示差扫描量热仪 (DSC)来测定该蓄冷材料的融点 、相变潜热 ;用低温 冰箱测试凝固融化过程材料的均匀稳定性. 实验结果表明 ,该材料具有良好的性能 ,适用于医药 、食品 、冰箱及冷库 等蓄冷装置中.
选择相变材料时应满足热性能 、化学性能 、物理 性能 、经济性能等要求 [ 7 ]. 针对不同的制冷工况 ,要 求蓄冷材料具有合适的相变温度 、较大的相变潜热 和合适的导热性能 (热导率一般宜大 ). 同时在相变 过程中不应发生溶析现象 ,以免导致相变介质化学 成分的变化 ;必须是可逆相变 、无过冷 、性能稳定 ;安 全性和经济性较好.
图 3 乙二醇溶液相变过程的 DSC曲线
图 4 混合溶液相变过程的 DSC曲线
冷和释冷过程中的温度 ,得出数据并整理成温度变 化图 ,便可以很直观的看到相变材料蓄冷和释冷的 温度变化情况.
对前述试验中获得的混合相变材料进行蓄冷和 释冷过程的稳定性测定 ,将混合相变蓄冷材料装入 容器放入恒温的低温冰箱 ,采用铜 2康铜热电偶 ,利 用 ADAM 热电偶模块与电脑组成的温度采集系统 , 定时采集相变材料在蓄冷和释冷过程中的温度 ,得 出数据并整理成凝固过程曲线如图 5所示.
YAN G Ying SHEN Hai2ying
D epartm en ts of Pow erM ach inery, Chongqing U niversity, Chongqing 400044
The cooling energy storage phase change composite m aterial developed by us selves is p resented. The p roperties of cooling energy storage material include melting point, phase change fusion heat and cooling curve are investigated. The cooling energy storage phase change composite m aterial is composed of the one organic m atter and one inorganic matter. The D ifferential Scanning Calorimeter (DSC) was used to determ ine m elting point and phase change fusion heat. The hypotherm ia refrigerator was used to determ ine the uniform ity and stability. The results show that the material has better therm al perform ance. So it can be used in the p reservation of m edical, food, refrigerator and cold storage.