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相变储能材料及其应用
物质的存在通常认为有三态,物质从一种状态变到另一种状态叫
相变。相变的形式有以下四种:(1)固—液相变;(2)液—汽相变;(3)
固—汽(4)固-固相变。相变过程个伴有能量的吸收或释放,我们就
可以利用相变过程中有能量的吸收和释放的现象,利用相变材料来存
储能量。比如用冰贮冷,冬天,在寒冷的地区,人们从湖面、河面冻
结的厚冰层中获取冰块,贮存于“冰屋”中,利月锯末隔热、冰块可
存放到夏季结束。这是冰块就可以起到现在冰箱的效果了。
储能想变成材料
一般而言,储热相变材料可以这么进行分类
结晶水合盐(如NaSO•10HO)
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熔融盐
无机物
金属(包括合金)
其他无机类相变材料(如水)
石蜡
相变材料
有机物酯酸类
其他有机
混合类有机类与无机类相变材料的混合
下面我们对相变储能材料进行逐一分析:
1、固-液相变材料:
(1)结晶水合盐:结晶水合盐种类繁多,其熔点也从几度到几百
度可供选择,其通式可以表达为AB•nHO。结晶水合盐通常是中、低
2
温贮能相变材料中重要的一类,其特点是:使用范围广,价格较便宜、
导热系数较大(与有机类相变材料相比)、溶解热较大、密度较大、体
积贮热密度较大、一般呈中性。但此类相变材料通常存在过冷和析出
两大问题。所谓过冷是指当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶,
而须冷却到“凝固点”以下一定温度时方开始结晶;而析出现象指在
加热过程中,结晶水融化,此时盐溶解在水中形成溶液。结晶水合盐
的代表有芒硝、六水氯化钙、六水氯化镁、镁硝石等
(2)石蜡:石蜡主要由直链院烃混合而成,可用通式CHn表
n2+2
示,短链烷烃熔点较低,但链增长熔点开始增长较快,而后逐渐减慢。
随着链的增长,烷烃的熔解热也增大,由于空间的影响,奇数和偶数
碳原子的烷烃有所不同,偶数碳原子烷烃的同系物有较高的熔解热,
链更长时熔解热趋于相等。在CH以上的奇数烷烃和在CH以上的
7162044
偶数烷烃在7℃一22℃范围内会产生两次相变:
(1)低温的固-固转变,它是链围绕长轴旋转形成的;
(2)高温的固-液相变,总潜热接近溶解热,它被看作贮热中可
利用的热能。
这样就会使石蜡具有较高的相变潜热。
石蜡作为贮热相变材料的优点是:无过冷及析出现象,性能稳定,
无毒,无腐浊性,价格便宜。缺点是导热系数小,密度小,单位体积
贮热能力差。
(3)酯酸类
酯酸类也是一种有机贮热相变材料,其分子通式为CnHnOn,其
2
性能特点与石蜡相似。
2、固-固相变材料
典型的固一液相变贮热材料是水合盐及其低共熔物,它们虽有不
少优点,但通常也有易发生相分层,过冷较严重、贮热性能衰退和容
器价格高等缺点,但是固-固相变材料因有较高的固一固转变热、固-
固转变不生成液
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