來源:網(wǎng)絡(luò)

潛熱儲能系統(tǒng)（LHSs）作為一種高效的儲能技術(shù)，在低耗能期間儲存過剩熱能方面展現(xiàn)出巨大潛力。其核心原理是利用相變材料（PCMs）在相變過程中吸收或釋放大量潛熱，從而實現(xiàn)能量的存儲和釋放。與顯熱儲能相比，潛熱儲能具有儲能密度高、溫度恒定、儲能容量大等顯著優(yōu)勢，是實現(xiàn)能源供需平衡、提高能源利用效率的重要途徑。

（1）相變材料的選則標(biāo)準(zhǔn)

然而，潛熱儲能系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于所選用的相變材料。PCMs 的選擇需要綜合考慮熱物理性質(zhì)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及經(jīng)濟性等多個因素：

1.熱物理性質(zhì)：

• 合適的相變溫度，以確保材料能夠在目標(biāo)溫度范圍內(nèi)有效工作。

• 高潛熱和相變焓，以實現(xiàn)更高的儲能密度。

• 高熱導(dǎo)率和比熱容，以提高充放熱速率和儲能容量。

2.物理性質(zhì)：

• 良好的相平衡性，以避免相分離問題。

• 高密度和體積變化小，以簡化儲能單元設(shè)計。

• 低蒸氣壓，以減少材料損失和環(huán)境污染風(fēng)險。

• 共熔熔化特性，以防止材料在循環(huán)過程中發(fā)生不可逆的相分離。

3.化學(xué)性質(zhì)：

• 化學(xué)穩(wěn)定性，以確保材料在長期使用過程中不發(fā)生降解。

• 與容器材料的相容性，以避免腐蝕和材料失效。

• 無毒、無易燃性，以確保使用安全。

4.經(jīng)濟性：

• 原材料易得，成本低廉，以提高儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟可行性。

（2）無機相變材料的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

無機相變材料 (Inorganic PCMs) 因其優(yōu)異的熱物理性能，在潛熱儲能領(lǐng)域備受關(guān)注。與有機相變材料相比，無機 PCMs 具有以下優(yōu)勢：

• 高熱導(dǎo)率：無機 PCMs 的熱導(dǎo)率普遍高于有機 PCMs，這有利于提高儲能系統(tǒng)的充放熱速率。

• 高儲能容量：無機 PCMs 的儲能密度通常高于有機 PCMs，這意味著在相同體積下可以儲存更多的能量。

• 工作溫度范圍廣：無機 PCMs 的工作溫度范圍更寬，適用于中高溫應(yīng)用，而有機 PCMs 在高溫下易分解或揮發(fā)。

然而，無機 PCMs 也存在一些缺點：

• 腐蝕性問題：鹽類和鹽水合物等無機 PCMs 對金屬容器具有腐蝕性，會影響儲能系統(tǒng)的使用壽命和穩(wěn)定性。

• 相分離問題：鹽類和鹽水合物在相變過程中容易發(fā)生相分離，導(dǎo)致儲能容量下降。

• 過冷現(xiàn)象：鹽類和鹽水合物容易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，影響儲能系統(tǒng)的性能。

• 體積變化：鹽類和鹽水合物在相變過程中體積變化較大，需要優(yōu)化材料組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（3）克服無機 PCMs 缺點的技術(shù)手段

為了克服無機 PCMs 的上述缺點，研究人員開發(fā)了多種技術(shù)手段：

• 添加成核劑：通過添加成核劑可以有效抑制過冷現(xiàn)象，提高材料的熱循環(huán)穩(wěn)定性。

• 微膠囊化技術(shù)：微膠囊化可以有效防止材料泄漏和相分離，并提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性和傳熱性能。

• 多孔材料支撐：將無機 PCMs 分散到多孔材料（如金屬泡沫、膨脹石墨）中，可以提高材料的導(dǎo)熱性，并解決液體泄漏問題。

• 熱管技術(shù)：熱管具有高導(dǎo)熱性，可以有效提高無機 PCMs 的傳熱性能。

......

（4）無機相變材料的應(yīng)用領(lǐng)域

無機 PCMs 在以下領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景：

• 建筑節(jié)能：應(yīng)用于墻體、地板等建筑材料，實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，降低能耗。例如，利用無機相變材料的高熱導(dǎo)率和儲能密度，可以在白天吸收太陽能并在夜間釋放熱量，從而減少空調(diào)的使用。

• 工業(yè)余熱回收：用于回收工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱，提高能源利用效率。例如，在鋼鐵廠中，可以利用無機相變材料回收高溫廢氣中的余熱，用于加熱水或其他工藝過程。

• 太陽能熱利用：與太陽能集熱器結(jié)合，提高太陽能利用效率。例如，將無機相變材料集成到太陽能熱水器中，可以在白天吸收太陽能并在夜間釋放熱量，提供持續(xù)的熱水供應(yīng)。

• 航空航天：用于航天器熱控系統(tǒng)，保障設(shè)備正常運行。例如，在衛(wèi)星上使用無機相變材料作為熱控材料，可以在太陽照射時吸收熱量并在陰影區(qū)釋放熱量，保持設(shè)備的溫度穩(wěn)定。

  
  

•