相变储热材料的种类、应用及展望VIP免费

8总第134期2005年第2期安徽化r相变储热材料的种类、应用及展望王志强曹明礼龚安华苏青青(武汉理工大学资环学院，430070)摘要介绍了相变材料的种类以及在国内外的应用，并指出相变储热材料的研究方向和未来的发展趋势。关键词相变材料建筑应用。目前对国内外相变材料(PhaseChangeMaterial，PCM)储热性能的研究越来越多，相变材料有独特的潜热性能：它在其物相变化过程中，可以从环境吸收热(冷)量或向环境放出热(冷)量从而达到热量储存和释放的目的。利用此特性不仅可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，可以用于调整控制周围环境的温度，并且可以多次重复使用]。从现在应用普遍程度来看，相变储热材料主要使用的是固液相变储热材料和固固相变储热材料。固液相变材料主要优点是价廉易得。但是固液相变储热材料存在过冷和相分离现象，会导致储热性能恶化，易产生泄露、污染环境、腐蚀物品、封装容器价格高等缺点。固固相变材料在发生相变前后固体的晶格结构改变而放热吸热翻，与固液相变材料相比，固固相变材料具有更多优点：可以直接加工成型，不需容器盛放。固固相变材料膨胀系数较小，不存在过冷和相分离现象，毒性腐蚀性小，无泄露问题。同时组成稳定，相变可逆性好，使用寿命长，装置简单。固固相变材料主要缺点是相变潜热较低，价格较高I3]。1相变储热材料的分类1．1固一液相变储热材料1．1．1硫酸钠类硫酸钠水合盐(NaSO一HO)的熔点32．4c【二，溶解潜热250．8J／g，它具有相变温度不高、潜热值较大两个优点。硫酸钠类储热剂不仅储热量大，而且成本较低，温度适宜，常用于余热利用的场合。然而十水硫酸钠在经多次熔化—结晶的贮放热过程后，会发生相分离，为了解决这个问题，可加人防相分离Nt41。1、1．2醋酸钠类三水醋酸钠的熔点是58．2c【二，熔解热250．8J／g，属于中低温储热材料。三水醋酸钠作为储热材料，其最大的缺点是易产生过冷，使释热温度发生变动，通常要加人防过冷剂。为防止无水醋酸钠在反复熔化一凝固可逆相变操作中析出，还要加入明胶、树胶或阳离子表面活性剂等防相分离剂。1．1．3氯化钙类氯化钙的含水盐(CaC1z·6HO)熔点为29c【二，溶解热180J，是低温型储热材料。氯化钙的含水盐的过冷非常严重，有时甚至达0c【二时其液态熔融物仍不能凝固。常用的防过冷剂为BaS、CaHPO、CaSO、Ca(OH)：及某些碱土金属过渡金属的醋酸盐类等。此类水合盐熔点接近于室温，无腐蚀、无污染，溶液是中性，所以最适合于温室、暖房、住宅及工厂低温废热的回收。1．1．4磷酸盐类磷酸氢二钠的十二水盐(NazHPO·12HO)的熔点为35c【二，溶解热205J／g，是一种高相变储热材料。它的过冷温差较大，凝固的开始温度通常为21c【二。一般可利用粉末无定形碳或石墨、分散的细铜粉、硼砂以及CaSO、CaCO，等无机钙盐作为防过冷剂。这类储热剂较适合于人体的应用，在太阳能储热、热泵及空调等使用系统中也经常得到应用。以上为无机固液相变材料，下面介绍两种常见有机相变储热材料。1．1．5石蜡石蜡在室温是一种蜡状物质，熔解热为336J／g。它是固体石蜡烃的混合物，主要含直链碳氢化合物，仅含少量支链。石蜡有良好的储热性能，有较宽的熔化温度范围，较高的熔化潜热，相变较迅速，可自身成核[51，过冷可忽略，化学性质稳定，无毒、无腐蚀性。此外，石蜡价廉、资源丰富、耐用，Et常生活中应用较为广泛。1．1．6脂肪酸类脂肪酸的熔解热与石蜡相当，过冷度小，有可逆的熔化和凝固性能，是很好的相变储热材料。但价格较高，约为石蜡的2-2、5倍，如大量用于储热，成本会偏高。1-2固一固相变储热材料‘1、2．1多元醇这一类相变材料主要有季戊四醇(PE)、2一二羟甲基一丙醇(PG)、新戊二醇(NPG)等。低温时，它们具有维普资讯http://www.cqvip.com总第134期2005年第2期安徽化工9高对称的层状体心结构，同一层中的分子以范德华力连接，层与层之间的分子由0H一形成氢键连接。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，分子开始振动无序和旋转无序，放出氢键能。若继续升温，则达到熔点而熔解为液态。多元醇的相变温度较高，很大程度上限制了其实...