相变储能材料及其应用
热能可以通过材料的显热或者潜热(相变热)两种方式进行储存。显热储能材料主要是利用其比热容和材料的温度变化进行能量的储存和释放,优点是能量的储存和释放过程是完全可逆的,系统设计简单,缺点是单位体积所能储存的能量较少,装置体积过大。相变储能是利用相变材料(Phasechange materials, PCM)物态的转变进行能量的储存和释放,其优点是储能密度大,温度近似恒定。
作为相变储能材料需要满足以下条件:
1.
热力学标准
(1)要有合适的相变温度;
(2)要有足够大的相变潜热,以便以较少的数量即能储存给定数量的热能;
(3)导热系数要大,以便储、放热时储存物质内的温度梯度小;
(4)高的比热,以提供额外的显热效果。
(5)发生相变时膨胀或收缩性要小,即相变过程的体积变化小,以使盛装容器形状简单;
(6)高的密度,这样盛装的容器会更小;
(7)相变的可逆性要好;
2.
动力学标准
凝固时无过冷现象或过冷程度很小。熔点应该在其热力学凝固点结晶。
这可通过高的晶体成核速度及生长速率未实现,有时也可向储热材料中加入成核剂或“冷指”来抑制过冷现象 。
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。
相变储能材料的分类
从储能的温度范围来看,可分为高温、中温及低温等类型。
储能过程中,按材料相态的变化,又可分为固-固相变材料、固-液相变材料、液-气相变材料、固-气相变材料四大类。
虽然液-气和固-....
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