相变储能材料的进展

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1、深圳大学考试答题纸(以论文、报告等形式考核专用)二O—二〜二O—三学年度第__学期2320992901/课程编号'课程名称能源材料主讲教师谷坤明评分22320992902学号姓名专业年级10级高分子材料与工程教师评语:题相变储能材料的最新进展【4离要I相变储能材料在相变过程中实现能量的储存或释放，这种材料因具有优良的性能而成为近年来研究的热点。本文主要介绍了相变储能材料的性质、分类以及发展历史，讨论了相变储能材料的一些常见的制备方法，如纳米胶囊法、溶胶凝胶法、插层复合法、毛细吸附法、喷雾干燥法和纳米微粒改性法等，概括了相变材料在建筑节能、电子信息、纤维

2、纺织和军事伪装隐身等方面的研究进展以及未来的发展趋势。【关键词】相变储能材料发展历史制备方法应用0引言随着社会工业化的高速发展，能源问题和环境问题逐渐成为制约社会发展的关键因素，因而人们开始关注和利川可再生能源，相变储能材料解决/能源在时间和空间上分配不均的矛盾，提高丫能源的利用率，成为今后解决能源问题和环境问题的努力方向。和变储能材料lU(phasechangematerials,PCM)是指在一定的温度范围内，利用材料本身相态或结构变化，向环境自动吸收或释放潜热，从而达到调控环境温度的一类物质。它通过发生相转变时伴随的蓄、放热过程，在热量供应充沛时

3、加以吸收和贮存，需要时再予以释放和利用，实现特定条件下能:W:的交替转换。与显热储能相比

4、2相变储能具有储能密度卨、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点。近年来，相变储能材料已成为国A外能源利用和材料科学方而研究的热点。发达国家在推广应用相对比较成熟的储能技术的同时，纷纷投入巨资开发新的储能技术和储能材料，以期不断提高其技术性能、经济性和可靠性。我国也在这方面进行了积极的研究并収得了较大的成果。1相变储能材料1.1相变储能材料的分类相变储能材料根裾相变形式、相变过程主要分为同一固相变、同一液相变储能材料；按照相变温

5、度范围分为高、中、低温相变储能材料；按化学组成可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类。其屮，无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等;有机类PCM主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；复合相变储能材料是无机相变材料与有机相变材料的结合，它既能有效克服单一的无机或有机相变材料存在的缺点（无机类PCM存在过冷和相分离的缺点，有机类PCM存在熔点低、易挥发、易氧化、导热性能差、易燃烧等缺点），又可以改善相变材料的应用效果、拓展其应用范围11.2相变储能材料的应用相变储能技术在日常生活中的应用可以追溯到远古时代，但其迅速发展

6、始于20世纪60年代。随着载人空间技术的迅速发展，美国宇航局（NASA）大力发展了PCM热控技术。而相变储能材料作为一种高效率的热能储存介质，很快得到了各界的重视并迅速发展起来。H前，在航空航天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、储热建筑等众多领域都具有重要的应用价值和广阔的前景

7、41。1.3相变储能材料的制备方法相变材料的制备方法15~主要有纳米胶囊法、溶胶凝胶法、插层复合法、毛细吸附法、喷雾干燥法和纳米微粒改性法等。1.3.1纳米胶囊法纳米胶囊是一种具有囊心的微小“容器”，纳米胶囊的直径通常在lPm以下。由于纳米胶囊具有粒径小和比表面

8、积大的特点，可与高聚物材料制备成复合材料，其缓释性和靶向性等都优于微胶囊，近年来纳米胶囊的应用越来越广泛。纳米胶囊相变材料除了具备一般纳米胶囊的优点外，还具有智能调节温度的功能，可用于凋温纤维。但是，粒径越小，胶囊的过冷现象越明显，并且胶囊的耐热性随着粒径的减小而降低，这些都将制约着纳米胶囊相变材料的应用。1.3.2溶胶凝胶法溶胶一凝胶法是一种能够在低温下制备功能材料的工艺方法，其工艺过程为:将前驱体溶于水或醇屮制得溶胶，然后前驱体在其屮发生水解缩聚，逐渐形成无机网络肉凝胶转变。通过此方法可以制得优A的有机一无机纳米复合材料。与传统共混方法相比，溶胶一

9、凝胶法制备的相变复合材料具有一些独特的优势：（1）无机一有机分子之间分散非常均匀，这就使得材料具有优良的物理性能与化学性能；（2）通过控制产物的组成，实现对分子进行设计和裁剪；（3）制备过程温度较低，容易操作。1.3.3插层复合法插层S合法一般是将层状无机物（一般为层状硅酸盐）作为裁体，然后将有机相变材料作为客体插入到载体的层间，从而制得纳米复合相变材料。过程包括：（1）有机单体插层原位聚合；（2）在溶液中聚合物直接插层复合；（3）聚合物熔融直接插层复合。插层复合法所用的无机物属于层状或多孔性的材料。1.3.4毛细吸附法毛细吸附法的基本原理是采用真空手

10、段除去材料孔道或层间的流体使它吸附大量的相变物质来制备复合相变储能材料。这种方法比较简单，成本