材料工程進(jìn)展

1、相變儲(chǔ)熱材料的研究進(jìn)展主講人：1研究目的和意義1.儲(chǔ)熱材料的分類方式2.儲(chǔ)熱材料的選擇和制備3.儲(chǔ)熱材料的應(yīng)用前景4.目錄2 （一）目的和意義 當(dāng)今社會(huì)能源短缺及環(huán)境污染成為我們所面臨的重要難題。開(kāi)發(fā)利用可再生能源對(duì)節(jié)能和環(huán)保具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)展熱能存儲(chǔ)技術(shù)尤為重要，熱能存儲(chǔ)就是把通過(guò)一定的方式把占時(shí)應(yīng)用不到應(yīng)用不完的多余的熱和廢熱存儲(chǔ)起來(lái)，適時(shí)還可以另作他用。該技術(shù)在太陽(yáng)能的利用、電力的“移峰填谷”、氣廢熱和余熱的回收利用、工業(yè)與民用建筑和空調(diào)的節(jié)能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景， 目前已成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。3相變儲(chǔ)熱材料(在發(fā)生相態(tài)變化時(shí)，可以吸收環(huán)境的熱(冷)量，并在需要時(shí)放出熱(冷

2、)量，從而達(dá)到控制周圍環(huán)境溫度的目的，是常用于緩解能量供求雙方在時(shí)間、強(qiáng)度及地點(diǎn)上不匹配的有效方式。相變材料作為儲(chǔ)能載體，可緩解能源緊張的難題，已被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能、廢熱、廢冷等節(jié)能領(lǐng)域中。4（二）相變儲(chǔ)熱材料的分類（1）根據(jù)相變形式固-固相變固-液相變固-氣相變液-氣相變固-固相變、固-液相變是研究和實(shí)際中采用較多的相變類型，而固-氣相變、液-氣相變由于相變過(guò)程中大量氣體的存在，使材料體積變化較大，難以實(shí)際應(yīng)用5（2）根據(jù)材料的化學(xué)成分無(wú)機(jī)相變儲(chǔ)熱材料：主要有包括結(jié)晶水合鹽、熔融鹽等無(wú)機(jī)物 優(yōu)點(diǎn)：潛熱高、儲(chǔ)熱密度大、熔點(diǎn)穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能良好、無(wú)毒性、價(jià)格低廉有機(jī)相變儲(chǔ)熱材料：典型的有石蠟、酯酸

3、類等 優(yōu)點(diǎn)：潛熱大、固體成型好、不易發(fā)生過(guò)冷和相分離、腐蝕性較小。復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料：利用網(wǎng)絡(luò)狀物質(zhì)為基質(zhì)，作為相變材料的物質(zhì)嵌在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基質(zhì)中，通過(guò)相變吸收或釋放能量金屬相變儲(chǔ)熱材料：主要為金屬及合金的相變儲(chǔ)熱材料6（3）根據(jù)使用溫度范圍中溫相變儲(chǔ)熱材料低溫相變儲(chǔ)熱材料高溫相變儲(chǔ)熱材料。一般使用溫度高于100的相變儲(chǔ)熱材料稱為高溫相變儲(chǔ)熱材料。以熔融鹽、氧化物和金屬及其合金為主。使用溫度低于100為中、低溫相變儲(chǔ)熱材料，這類相變材料以水合鹽、石蠟類、脂酸類為主。7（三）相變儲(chǔ)熱材料的選擇（1）合適相變溫度；（2）較大的相變潛熱；（3）合適的導(dǎo)熱性能；（4）性能穩(wěn)定，可反復(fù)使用而不發(fā)生熔析和副反

4、應(yīng)；（5）相變的可逆性，過(guò)冷度要盡量?。唬?）符合綠色化學(xué)要求:無(wú)毒、無(wú)腐蝕、無(wú)污染；（7）使用安全、不易燃。易爆或氧化；（8）蒸汽壓要低使之不易揮發(fā)損失；（9）材料密度較大，從而確保單位體積儲(chǔ)熱密度較大；（10）體積膨脹較??；（11）成本低廉，原料易得。8（四）制備方法基體材料封裝相變材料法；基體和相變材料熔融共混法；混合燒結(jié)法9（五）相變儲(chǔ)能材料應(yīng)用前景（1）在太陽(yáng)能方面的應(yīng)用 達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射表現(xiàn)出稀薄性、間斷性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)。為了保證供熱或供電裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，利用相變儲(chǔ)能裝置，在能量富裕時(shí)儲(chǔ)能，在能量不足時(shí)釋能。（2）工業(yè)余熱利用 在冶金、玻璃、水泥、陶瓷等部門都有大量的各式高溫窯爐，它們的能耗非常大，節(jié)能的重點(diǎn)是回收煙氣余熱。如果改用相變儲(chǔ)熱系統(tǒng)，則儲(chǔ)熱設(shè)備體積可減小30 50 ，同時(shí)可節(jié)能15 45 ，還可以起到穩(wěn)定運(yùn)行的作用。10（3）在建筑方面的應(yīng)用 相變儲(chǔ)能建筑材料可有效利用太陽(yáng)能來(lái)蓄熱，使建筑物室內(nèi)和室外之間的熱流波動(dòng)幅度減弱，從而降低室內(nèi)的溫度波動(dòng)，提高舒適度，以及節(jié)約能耗。（4） 相變儲(chǔ)熱材料在其他領(lǐng)域的應(yīng)用前景 化學(xué)電池中含有大量的重金屬，電池廢