相變材料的技術原理是利用物質的相變過程來進行儲放熱。具體來說,物質有固、液、氣三相,物質由一種狀態(tài)(相)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)(相)會吸收或者釋放能量,且該過程中溫度不變,吸收或者釋放的熱量,學術上定義為相變潛熱。相變材料種類很多,其分類標準也很多樣。若按物質相狀態(tài)之間的轉變變方式可以分為以下四種:固體與固體之間的相變(固-固相變)、固體與液體之間的相變(固-液相變)、氣體與固體之間的相變(氣-固相變)和氣體與液體之間的相變(氣-液相變)。固-固相變材料的儲能原理如下:當物質由一種結晶態(tài)向另一種結晶態(tài)的轉變時,會發(fā)生能量的轉換,利用該過程可以達到儲能的目的。這類相變材料特點是:1、很小的潛熱蓄熱密度;2、跟固液相變體積變化相比,固固相變的體積變化較小。固-固相變具備一項很明顯的優(yōu)勢:由于對容器的要求不高,因此帶來容器設計上的靈活性。相比于固固相變材料,固氣相變和液氣相變這兩類材料的相變潛熱更大,但是這兩類相變材料具有一個很明顯的缺點:即在相變過程中,這兩類相變材料會伴隨大量氣體的產生,對容器的氣密性有很高的要求,因此使得容易設計很復雜和不切實際。雖然固液相變材料的相變焓略微小于氣液相變材料的相變焓。 儲熱可以分為固-液相變、液-氣相變和固-氣相變。家庭自采暖系統(tǒng)生產
由于能量的不同存在形式以及不同的用途,發(fā)展了數(shù)種不同儲能技術,我們應該認識到儲能不僅只是儲電,全球90%的能源預算圍繞熱能的轉換,輸送和存儲,儲熱應該也必將在未來能源系統(tǒng)中起重要作用。在系統(tǒng)集成與優(yōu)化方面,需要注意能源系統(tǒng)集成儲熱技術的復雜動力學,系統(tǒng)動態(tài)模擬與優(yōu)化,以及復雜系統(tǒng)的動態(tài)控制。儲熱的基礎理論研究涵蓋從材料到單元操作再到系統(tǒng)的寬廣尺度范圍,其挑戰(zhàn)在于建立一個一個跨尺度的反饋機制,獲得從材料特性到系統(tǒng)性能的關聯(lián)關系,其中包括理解跨尺度的多相輸運現(xiàn)象,從而建立分子層面特性與系統(tǒng)性能的關系。原標題:儲熱功能不可替代中國儲熱總完成裝機約4GW發(fā)展前景巨大。內蒙古電地暖采暖爐價格儲熱系統(tǒng)能夠充分利用廉價的低谷電,降低運行費用。
相變化材料現(xiàn)今已逐步應用于冷藏運輸櫥柜、保溫設備、衣物、航太等領域中。除此之外,科學家也持續(xù)努力地開發(fā)具有突破性的新儲熱材料,日本東京大學化學系S.Ohkoshi與筑波大學數(shù)理物質系HirokoTokoro教授,研究相變化儲熱陶瓷材料,發(fā)現(xiàn)特殊型態(tài)氧化鈦于室溫至530K之間,存在入相及β相之固態(tài)–固態(tài)相轉變,而相變化潛熱值達230KJ/L,且入相可借由外施加極小壓力即能造成相轉變?yōu)棣孪嗤瑫r將儲存的大量潛熱釋出,而轉換β相后,亦可經由加熱、照光,甚至通電流的方式,回復到N相。因此,這個材料除了一般的儲熱模式外,尚能吸收多余電力或太陽光等能量,將不同型態(tài)能量存儲在此特殊材料中,并于適當控制外加壓力時釋出能量,達到能量存儲或釋放,該研究成果刊登在2015年《NatureCommunications》期刊中,其后續(xù)發(fā)展與應用值得關注。
當前儲熱技術主要可分為四類:顯熱儲熱、潛熱儲熱、吸附/吸收的熱化學儲熱、可逆反應的熱化學儲熱。據報告介紹,除顯熱儲熱已經使用百年以上,潛熱儲熱(相變儲熱)才剛剛開始使用,其他兩類熱化學技術還處于研發(fā)初期。在當前儲熱技術發(fā)展中,儲熱技術在從材料、單元與裝置、優(yōu)化與集成等方面面臨著多項挑戰(zhàn)。在儲熱材料方面,當前需要追求更高能量密度、更寬溫域、更長壽命、更高經濟性的材料,為適應太空技術需求,儲熱材料需要往低溫方向拓展,在高溫區(qū)同樣也需適應更高的溫度以滿足更多應用場景需求,拓展溫區(qū)實現(xiàn)-200~1500℃。在單元與裝置方面,材料模塊和單元需要進一步優(yōu)化設計與排列組裝,實現(xiàn)儲熱換熱裝置的優(yōu)化設計以及材料模塊、單元、儲熱換熱裝置的規(guī)模化制造。儲熱采暖系統(tǒng),必須重點考慮儲熱裝置內冷熱水混合、死水區(qū)和儲熱效率等問題。
若改添加碳納米管或氮化硼等其他導熱材料,則所得之石蠟PCM復合材料的潛熱損失較高,顯示石墨烯是較為適合的相變材料添加材。2015年年,我曾配合中國臺灣大葉大學姚品全教授進行石墨烯石蠟復合材料的相關研究,研究結果發(fā)現(xiàn):在相同石墨烯總添加量的情況下(石蠟含量3wt.%),以不同石墨烯懸浮液(10wt.%、20wt.%、30wt.%)所配制的石蠟PCM復合材料,其導熱系數(shù)的提升值極為近似;熔滴點實驗顯示:上述三種石墨烯懸浮液配方均可得到穩(wěn)定的熔滴點提升,其中,30%配方所得石蠟PCM復合材料之熔滴溫度提升效果比較好,從℃上升至℃,證明添加石墨烯可使石蠟相變材料更快達到定型的效果。石墨烯的分散性對pcm復合材料的熱性質提升至為關鍵,先導研究發(fā)現(xiàn):單以添加石墨烯粉體的方式,無法得到均勻的石蠟pcm復合材料,若改以石墨烯懸浮液的方式添加,則可大幅改善其分散性.進一步研究發(fā)現(xiàn):若再添加適量的“界面活性劑,表面活性劑],則可得到更為均勻的石蠟PCM復合材料。 儲熱材料要來源方便,容易得到。北京電地熱采暖器生產商
儲熱是利用物質的溫度升高來存儲熱量的。家庭自采暖系統(tǒng)生產
儲熱材料的研究目前主要是集中于顯熱儲熱材料和相變材料,尤以儲熱密度高、儲熱裝置結構緊湊的高溫相變材料為主,其中各種混合鹽類因其可以在中高溫工作區(qū)域內通過調節(jié)不同鹽類的配比來控制物質的熔融溫度而吸引了很多研究者的興趣。除了鹽類的簡單混合,研究人員正嘗試加入金屬合金以及其它復合材料并通過納微材料合成技術和納微尺度傳熱強化技術制備成滿足要求的納微結構儲熱材料,以解決其傳熱性能(導熱系數(shù))、力學性能(強度)和化學穩(wěn)定性較差的問題。家庭自采暖系統(tǒng)生產