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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结合具体材料体系说明相变控制在材料中的应用无机非金属材料工程专业学生论文XX年6月相变储热材料的有关学习李珍勤是一类在其本身发生相变的过程中，可以吸收环境的热能，并在需要时向环境发出热能，从而达到控制周边环境温度的目的的材料。其相变机理是：相变材料从液态向固态转变时，要经历物理状态的变化。在这两种相变过程中，材料要从环境中吸热，反之，向环境放热。在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热，发生相变的温度范围很窄。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。大量相
2、变热转移到环境中时，产生了一个宽的温度平台。该温度平台的出现，体现了恒温时间的延长，并可与显热和绝缘材料区分开绝缘材料只提供热温度变化梯度。相变材料在热循环时，储存或释放显热。相变材料在熔化或凝固过程中虽然温度不变但吸收或释放的潜热却相当大。以冰水相变的过程为例。对相变材料在相变时所吸收的潜热以及普通加热条件下所吸收的热量作一比较：当冰熔解时，吸收335Jg的潜热，当水进一步加热，温度每升高1它只吸收大约4坛的能量。冈此，由冰到水的相变过程中所吸收的潜热几乎比相变温度范围外加热过程的热吸收高80多倍。除冰水之外，已知的天然和合成的相变材料超过500种，且这些材料的相变温度和储热能力各不相同。把
3、相变材料与普通建筑材料相结合，还可以形成一种新型的复合储能建筑材料这种建材兼备普通建材和相变材料两者的优点。然而绝大多数无机物相变材料具有腐蚀性，相变过程中存在过冷和相分离的缺点。为防止无机物相变材料的腐蚀性。储热系统必须采用不锈钢等特殊材料制造，从而增加了制造成本：为抑制无机物相变材料在相变过程中的过冷和相分离，需通过大量试验研究，寻求好的成核剂和稳定剂。而有机物相变材料则热导率较低。相变过程中的传热性能差，在实际应用中通常采用添加高热导率材料如：铜粉，铝粉或石墨等作为填充物以提高热导率。或采用翅片管换热器，依靠换热面积的增加来提高传热性能，但这些强化传热的方法均未能解决有机相变材料热导率低
4、的本质问题。相变过程一般是一等温或近似等温过程,相变过程中伴有能量的吸收或释放,这部分能量称为相变潜热,利用相变过程的这一特点开发了许多相变储能材料。与显热储能材料相比,潜热储能材料不仅能量密度较高,而且所用装置简单、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理。另外,它还有一个很大的优点,即这类材料在相变储能过程中,材料近似恒温,可以以此来控制体系的温度。同时，相变材料还具有以下几个特点：凝固熔化温度窄，相变潜热高，导热率高，比热大，凝固时无过冷或过冷度极小，化学性能稳定，室温下蒸汽压低。此外，相变材料还需与建筑材料相容，可被吸收。利用储能材料储能是提高能源利用效率和保护环境的重要手段之一,可用于解
5、决热能供给与需求失配的矛盾,在能源、航天、军事、农业、建筑、化工、冶金等领域展示出十分广泛和重要的应用前景,储热材料研究目前已成为世界范围内的研究热点。2相变储热材料的种类及其优缺点相变储能材料的相变形式一般可分为四类:固固相变、固液相变、液气相变和固气相变。相变储能材料按相变温度的范围分为高温(大于250)，中温(100250)和低温(小于100)储能材料;按材料的组成成分又可分为无机类、有机类(包括高分子类)及无机有机复合相变储能材料。相变材料是由多组份构成的,包括主储热剂、相变点调整剂、防过冷剂、防相分离剂、相变促进剂等组份。无机类无机类固液相变材料有结晶水合盐类、熔融盐类、金属(包括合
6、金)和其它无机类相变材料(如水)。其中最典型的是结晶水合盐类,结晶水合盐提供了熔点从几摄氏度到一百多摄氏度的可供选择的相变材料。它们有比较大的熔解热和固定的熔点(实际是脱出结晶水的温度,脱出的结晶水使盐溶解而吸热,降温时其发生逆过程,吸收结晶水而放热)。相变机理如下:ABmH2O加热(TTm)冷却(TTm)冷却(T结合具体材料体系说明相变控制在材料中的应用)相变材料发生固液相变时不会流出，且整个复合材料即使在芯材熔化后也能保持原来的形状不变并且有一定的强度。普通固液相变材料的缺点：相分离；需封装，容器贵；容器的附加热阻大；容器泄露。定形相变材料可克服这些缺点，相变过程中材料形状不变。该类材料有
7、上述优点从而减小了封装成本和难度，并减小了相变材料和传热流体间热阻。该类材料在建筑暖通空调领域及建筑材料领域有着较为广阔的应用前景。相变材料的分类相变材料按相态的变化方式可分为：固-液相变材料，固-固相变材料，液-气相变材料，固-气相变材料四大类，虽然液-气和固-气转化时伴随的相变潜热远大于固-固和固-液转化时的相变热，但是由于液-气和固-气相变过程中有气体产生，使其容积变化非常大，故很难用于实际工程中。有机固-液相变储能材料主要包括脂肪烃类、脂肪酸类、醇类和聚烯醇类等，其优点是不易发生相分离及过冷，腐蚀性较小，相变潜热大，缺点是易泄露。目前应用较多的主要是脂肪烃类与聚多元醇类化合物。相变材料
8、储热能力大，热稳定性好，但是达到相变温度时易泄露，需要容器封装。有机固-固相变储能材料是通过材料晶型的转换来储能与释能，在其相变过程中具有体积变化小、无泄漏、无腐蚀和使用寿命长等优点，对容器的材料和制作技术要求不高，其相变潜热与固-液相变材料处于同一数量级，。目前已经开发出的具有经济潜力的固-固相变材料主要有3类：多元醇类、高分子类和层状钙钛矿。多元醇类多元醇类相变材料主要有季戊四醇，二羧基-丙酸三羧甲基烷，三羧甲基氨基甲烷等，一般认为，多元醇类固-固相变材料在低温时为层状低对称晶体，层与层之间由羟基形成的氢键相连接，温度上升后发生固-固相变后，转化为面心立方体对称晶体，同时分子间氢键发生断裂
9、，并导入了分子旋转和振动无序，从而吸收能量。可以将多元醇类相变材料的两种或三种按不同比例混合，形成“共融合金”，以调节相变温度和相变潜热。多元醇相变材料具有长期的化学稳定性，较高的相变热，过冷现象不太严重，而且多元醇的二元体系可以有效地拓宽多元醇的应用范围，使其成为良好的低温相变储能材料，但是，当把多元醇加热到固-固相变温度以上后，它们将变成具有很大蒸汽压的塑晶，易于蒸发，需用容器封装，体现不出固-固相变材料的优越性。另外，多元醇一般都极易溶于水高温热稳定性不好，这就要求在使用多元醇材料时要考虑材料的防水措施，加工时的温度又不宜太高，这也限制了多元醇作为相变材料的应用范围。层状钙钛矿层状钙钛矿
10、类相变材料是一种有机金属化合物，这些化合物有类层状晶体结构，因为与矿物钙晶体结构相似，因此称为层状钙钛矿，此类相类材料固-固相变可逆，不同的层状钙钛矿类材料以不同的分子比例相互合成，以调节相变温度和相变焓。“层状钙钛矿”作为相变材料有其独特的优点：固-固相变可逆性好，化学性质稳定，耐200以上的高温，其中酸正十烷胺在就发生相转变，上海大学XX-XX学年秋季学期研究生课程考试小论文课程名称：课程编号：10XX812论文题目:相变储能材料综述研究生姓名:魏敏学号:论文评语:成绩:任课教师:评阅日期:相变储能材料综述魏敏上海大学材料科学与工程学院摘要:相变储能材料就是将暂时不用的能量储存起来，到需要
11、时再释放，从而缓解能量需求的矛盾，节约能源。本文概述了相变储能的原理、种类和特点、制备方法、性能要求以及在建筑中应用，并指出当前应用相变储能材料存在的问题以及新的发展方向。关键词：相变材料；储能；建筑；节能；一引言近年来，当今社会能源短缺及环境污染成为我们所面临的重要难题。开发利用可再生能源对节能和环保具有重要的现实意义。开发新能源提高能源利用率已成为工业发展的重要课题。因此，相变储能材料成为国内外能源利用和材料科学方面的研究热点。相变储能技术可以解决能量供求在时间和空间上不匹配矛盾，也就是可以在能量多时可以储能，在需要时释放出来，从而提高能源利用率。一些发达国家在推广应用相对比较成熟的储能技
12、术和储能材料，以期待不断提高技术性、经济性和可靠性。我国也在这方面进行了积极的研究1-3。相变储能材料是指在其物相变化过程中，可以从环境中吸收热量或向环境放出热量，从而达到能量储存和释放的目的。利用此特性不仅可以制造出各种提高能源利用率的设施，同时由于其相变温度近似恒定，可以用来调整控制周围环境的温度，并且可以多次重复使用。作为为相变材料一般须满足以下要求:储能密度大；能源的转换效率高；稳定性好；单组分材料不易挥发和分解；对多组分材料,则要求各组分间结合牢固；不会发生离析现象；无毒、无腐蚀、不易燃易爆,且价格低廉；导热系数大,以便能量可以及时地储存或取出；不同状态间转化时,材料体积变化要小。1
13、二相变储能材料介绍相变储能原理储能机理：利用材料的比热容或者材料温度的变化利用材料物态的转变相变储能材料的分类相变储能材料的种类繁多，根据不同划分方法可以分成不同的类别。根据相变过程一般可分为：固-固相变、固-液相变、固-气相变和液-气相变。根据化学成分通常分为：有机类和无机类。根据相变温度通常分为：低温、中温和高温相变储能材料1-3。无机相变材料无机相变材料种类繁多，主要有结晶水和盐、熔融盐、金属及合金类等。这类相变材料属于中低温相变材料，使用的较多的是结晶水和盐类，这类材料的优点是：熔解热大、导热系数高，相变体积小，价格便宜等，其缺点是：过冷度大、易产生相分离和老化变质等不利影响，通过加入
14、成核剂和增稠剂可以有效的解决过冷和相分离现象。有机储能材料常用的有机相变材料有：高级脂肪烃类、脂肪酸或其酯或盐类、醇类、芳香烃类、芳香酮类、酰胺类、氟利昂类和多羟基碳酸类等，另外高分子类有：聚烯烃类、聚多元醇类、聚烯醇类、聚烯酸类、聚酰胺类以及其他的一些高分子。尿素、CnH2n+2，CnH2n02、C10H8、PE、PEG、PMA、PA等。目前用的最多的有机储能材料是石蜡。这类储能材料的优点是：固体成型好、不易发生相分离及过冷现象、腐蚀性较小、性能稳定。缺点是：导热系数小、密度小、易挥发、易燃和相变时体积变化大等。可以加入铝粉、铜粉等导热系数高的金属粉末可以解决导热系数小的缺点。典型的无机相变
15、材料和有机相变材料三.相变材料制备方法1熔融共混法利用相变物质和基体混合加热熔化,再搅拌均匀，再冷却制成组分均匀的储能材料。此种方法比较适合制备工业和建筑用低温的定形相变材料,IndabaH等人通过熔融共混法成功地制备出石蜡/高密度聚乙烯定形相变材料4。2吸附法石膏、水泥、混凝土等建筑材料内含大量微孔，常作为相变材料的载体材料。以多孔材料为基体制备PCM的方法有浸泡法和混合法两种。浸泡法是将由多孔材料制成的一定形状的物体浸泡在液态相变材料中，通过毛细管吸附作用制得储能复合材料。混合法是将载体材料原料与相变材料先混合再加工成一定形状的制品。3.压制烧结法这种方法首先将载体基质和相变材料球磨成直径小于几十微米的粉末，然后加入添加剂压制成型，最后在电阻炉中烧结。这种方法通常用于制备用于高温的相变储能材料,例如:张仁元、Randy、张兴雪等人利用此方法成功地制备出Na2CO3-BaCO3/MgO,Na2SO4/SiO2以及NaNO3-NaNO2/MgO无机盐/陶瓷基复合储热材料。这种材料应用于高温工业炉，既能起到节能降耗得作用，又能减少蓄热室的体积，有利于设备的微型化。除了上述制备方法外，还有界面聚合法、喷雾干燥法、电镀法和溶胶凝胶
