《相变储能材料研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《相变储能材料研究（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划相变储能材料研究相变储能技术介绍及其展望能动学院能动A02王来升XXXX04相变储能技术介绍及其展望摘要：相变储能材料作为一种提高能源利用稳定性以及效率的技术越来越受到人们重视，如何有效的对相变储能技术进行研究越来越受到人们的重视。关键词：相变材料；应用；展望0引言：能源是人类赖以生存的基础。随着人类生活以及生产活动的高速发展，我们对能源的需求量越来越大，而化石能源的日益枯竭、能源利用带来的污染问题却越来越严重。如何提高能源的利用效率、最大限度的利用低品位能源、开发可利用的新能源成为
2、当今社会的研究热点。自20世纪七十年代石油危机后，热能存储技术在工业节能和新能源利用领域日益受到重视，在我国XX年前后，全面实行分时计度电价政策后，相变储能技术便成为工业和民用的热点，尤其是随着太阳能、风能和海洋能等间歇性绿色能源的发展，相变储能技术越来越受到人们的重视。1.相变储能技术的发展概况国外相变储能技术的发展概况20世纪六十年代，美国国家航空航天局就非常重视相变技术在航天领域的应用用。1980年美国Birchenall等提出采用合金作为相变材料1，提出了三种典型状态平衡图和二元合金的熔化熵和熔化潜热的计算方法。1991年德国Gluck和Hahne等利用Na2SO4/SiO2制成高温蓄
3、热砖，并建立太阳能中央收集塔的蓄能装置2。XX年Faird等以CaCl2-6H2O作为相变材料采用微胶囊技术封装制备了相变储能地板3。XX年Hammou等设计了一个含有相变材料的混合热储能存储系统4。国内相变储能技术的发展概况在我国，二十世纪七十年代末、八十年代初，中国科技大学、华中师范大学、中国科学院广州能源研究所等单位就开始了对无机盐、无机水合盐、金属等相变材料的理论和应用作了详细的研究工作。西藏太阳能研究示范中心和华中师范大学共同利用西藏盐湖盛产的芒硝和硼砂等无机水合盐类矿产加入独特的悬浮剂等成功研制出太阳能高密度储热材料5。林怡辉，张正国等人采用溶胶凝胶法6，采用二氧化硅作母材，有机酸
4、作相变材料，合成复合相变材料。二浙江大学王永川等人对相变储能材料及其实际应用作了大量相关概述。2.相变储能技术概念及特点储能技术分类显热储能：利用物质的热容量，通过温度变化存取能量。潜热储能：通过相变，在恒温条件下吸收、释放热量，包括固-液相变、固-固相变、液-气相变、固-气相变。化学反应储热：利用可逆化学反应过程中的热效应存摄热量。相变储能材料分类及相关介绍相变储能材料要求7储热密度大。显热材料热容大；潜热材料相变潜热大；化学储热材料反应热效应大。稳定性好。单组分材料不易挥发、分解；多组分材料各组分间结合牢固，不发生离析。无毒、无腐蚀、不易燃易爆。导热系数大便于热能的存取。不同状态间转化时体
5、积变化要小。合适的使用温度相变储能材料分类及介绍8固-气相变材料液-气相变材料固-液相变储能材料固液相变储能材料研究起步比较早，是现行研究中相对成熟的一类相变材料。其原理是，固-液相变储能材料在温度高于材料的相变温度时，物相由固态变为液态，吸收热量；当温度低于材料的相变温度时，物相由液态变为固态，放出热量。该过程为可逆过程，因此材料可以重复使用。且它具有成本低、相变潜热大、相变温度范围较宽等优点。目前国内外研究的作为固-液相变储能材料主要包括无机类和有机类两种。固-固相变储能材料固-固相变储能材料是由于相变发生前后固体的晶体结构的改变而吸收或释放热量的，因此，在相变过程中无液相产生，相变前后体
6、积变化小，无毒、无腐蚀，对容器的材料和制作技术要求不高，过冷度小，使用寿命长。目前研究的固-固相变储能材料主要是无机盐类、多元醇类和交联高密度聚乙烯。3.相变储能同其他储能方式的比较以及几种相变储能方式的比较相变储能同其他储能方式的比较同其他储能方式比较，相变储能方式有以下优点相变储能材料相变时体积变化较小，且能量密度高，可在较小的空间储存大量的能量。可重复利用，性能较稳定。物质相变时在等温或接近等温的条件下发生，因此在蓄热和放能的过程中，温度和热流基本恒定。当然相变储能方式同其他储能方式比较，其研究起步晚，技术还不成熟还存在着很多缺点比如：有些相变储能材料在多次利用后性能会发生改变，无法继续
7、使用，此外相变储能材料成本相对较高，是目前利用的一大瓶颈。几种相变储能方式的比较9固-液相变材料主要优点是价格便宜，但是存在过冷和相分离现象，从而导致储能不理想：易产生泄露问题，污染环境；腐蚀性较大，封装容器价格高等缺点。与固-液相变储能方式相比，固-固相变材料具有不少优点。可以直接加T成型，不需容器盛装：固-固相变才来哦膨胀系数较小，相变时体积变化较小：不存在过冷和相分离现象，不需要加入防过冷剂和防相分离剂；毒性很低，腐蚀性很小；无泄露问题，对环境不产生污染；组成稳定，相变可逆性好，使用寿命长：装置简单，使用方便。固-固相变材料主要缺点是相变潜热较低，价格较高。4相变储能技术的应用相变储能技
8、术的应用领域10相变储能技术可以解决能源供求在时间和空间上不匹配的矛盾。同时其可以储存不稳定的能源输入从而使其成为稳定的能源输出。基于以上特点相变储能技术大致有以下几方面的利用：民用电热器等产品中。工业余热利用设备中电力调峰新能源利用建筑节能设备中蓄冷空调在建筑中得用相变储能技术的应用实例11多功能储热电热锅，其特点如下采用金属作为相变材料，加热元器件的工作温度可安全高达450580。具有能量自动存储和释放功能，不改变输入功率便可使输出功率瞬时增加20%30%，使1千瓦电炒、火锅的瞬时火力可相当于千瓦的电炒、火锅的瞬时火力，同时还具有拔掉电源仍可保持沸腾10十五分钟的特性。在加热炉上的应用加热
9、炉烟气回收的热量，一部分可用于自身助燃空气的预热，另一部分先储存起来，后用于热处理炉预热及空气加热，可用一套储热换热器完成，储热换热器同时与热处理炉烟道连接，当加热炉停止工作时，还可以回收热处理炉的烟气余热，系统如图相变储热能泵利用相变储能装置与热泵的蒸发器相结合做成相变储热泵可以从根本上解决常规热泵供热与所需热负荷之间的矛盾。热泵在夜间用电低谷期，利用电加热器加热相变储能材料将热量储存起来，供热泵在白天或其他时间蒸发器所用。这样不仅可以从根本上解决传统空气源热泵系统存在结霜和供需矛盾等问题，还可以提高热泵的制热系数。另外，在低价的夜间低谷电蓄热，将蓄存的热量转移在白天使用，还可以节省运行费用
10、，对电网进行峰值调节，有利于电网的安全运行。在太阳能发电当中的利用因为太阳能的不连续性，所以常规太阳能发电装置不能够联系工作：白天工作，夜晚不能工作，阴雨天气也不能工作，这就使系统变得不稳定，维护费用加大，且所发的电不连续使利用变得困难，若增加蓄热装置，在白天太阳光强烈时蓄热装置蓄热，夜晚没有阳光时，蓄热装置放热，使发电系统持续运行，即使阴雨天气也能正常使用。这样便能保证系统的稳定性，且所发出的电压稳定，便于利用。5.相变储能技术的应用展望相变储能技术主要包括：相变储能材料的选择、制备、开发，储能和换热装置及其系统的设计、制造、安装和保温，相变储能技术的应用领域等。对于相变储能材料的选择与制备
11、，各国科学家已作了大量的工作，很多材料在相变储能(来自:写论文网:相变储能材料研究)上得到利用，且各国科学家对各种材料的性能参数都做了大量工作，如今已建立了一个详细的数据库，但大多数相变储能材料都存在着一定的缺点，比如重复利用低，多次使用性能不稳定，性价比低等缺点，如何克服这些缺点或找寻更适合的材料是未来相变储能材料研究的重点。储能和换热装置及其系统的设计，目前还不成熟，如何根据各种相变储能材料和应用领域设计相应的储能和换热设备，从而更大限度的发挥相变储能技术的优点是目前研究的方向。目前相变储能技术主要应用在新能源的利用、电力调峰、工业低温余热的利用中。如何适应各种应用场所选择合适的相变储能材
12、料以及相关的设备，提高能源的利用效率是未来研究的重点领域。参考文献1BirchenallCE,RiechmanAF.Heatstorageineutecticalloys.MetallurgicalTransactionsA,1980,11:14151420.2HahneE,TautU,ceramicthermalenergystorageforsolar第1页共7页第2页共7页第3页共7页第4页共7页HarbinInstituteofTechnology相变储能材料课程名称：院系：班级：设计者：学号：完成时间：哈尔滨工业大学摘要：相变储能材料是利用在相变过程中对外界环境的热交换，从而将能量以
13、相变的形式储存下来，由于相变潜热的额度比显热要大的多，从而可以拥有很大的储能密度，本文将对相变储能进行说明并简要介绍现在主流的集中相变储能材料制备方法以及相变储能材料的实际应用。关键字：PCMs；相变潜热；相变储能一、简述相变材料是指在一定条件下能够发生物理状态(固-液、液-气、固-气、固-固等)改变的材料，以环境与体系的温度差，或者光、电场、磁场、化学能等为驱动力，实现热能的吸收和释放功能或形状记忆恢复功能记录功能等，并且在相变过程中，材料的化学性能不变，温度可以发生微小变化。而作为储能相变材料，其应该满足的主要条件有:适宜的相变温度；足够大的相变焓；性能稳定，能够反复使用；相变时的膨胀收缩
14、率小；导热性能好，相变速度快；相变可逆性好；过冷度小；原料价廉易得等。二、PCM材料的主要参数衡量一个相变储能材料的指标主要包括以下几个方面：1.相变温度相变温度可以通过DSC热分析得到，以石蜡为例，大致在30摄氏度和50摄氏度出现两个峰，其中30摄氏度峰对应物质的晶形变化，是固-固相变；50摄氏度峰对应物体的固-液相变，此峰峰值较大，表面此温度相变有大量的潜热储存或释放。相变温度是许多应用中选择材料的重要标准。同时，对于形核长大过程加热和冷却时对相变都要存在一定的过热度和过冷度，为了得到较为稳定的材料，我们希望过热度和过冷度越小越好。2.相变焓及储能密度相变焓就是在该相变前后物质的焓变化的多
15、少，表明了该种物质的物相变化对能量储存能力的大小。储能密度是单位体积/质量的物质对能量储存能力的描述，在相变储能材料中，与物质的相变焓直接相关。3.导热系数导热系数决定了热量在该种材料中的传播速度，直接影响了相变储能的效率，导热系数越大，对环境温度的响应就越快，对于环境温度的调试也就越灵敏。4.循环衰减在反复相变的过程中，物相可能会发生副反应或者相变不完全而生成副产物，从而降低了材料的相变储能能力。这种衰减影响着相变储能材料的寿命，为了衡量这种衰减的程度，我们通常用百次循环的相变温度及相变焓的变化来表征相变储能材料的稳定性。还有其他的一些性质，在根据实际应用所需，才着重考量。通常来看，PCMs的主要参数就是相变温度和相变焓。三、PCM材料的几种制备方法1.机械方法利用金属外壳如铝、不锈钢、高分子材料外壳等，采用机械方法将PCMs封装在密闭
