利用相變儲(chǔ)能材料的熱能儲(chǔ)存技術(shù)及其應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-08-16 11:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 H等人通過熔融共混法成功地制備出石蠟/ 高密度聚乙烯定形相變材料[4]。 2．吸附法石膏、水泥、混凝土等建筑材料內(nèi)含大量微孔，常作為相變材料的載體材料。以多孔材料為基體制備PCM的方法有浸泡法和混合法兩種。 浸泡法是將由多孔材料制成的一定形狀的物體浸泡在液態(tài)相變材料中，通過毛細(xì)管吸附作用制得儲(chǔ)能復(fù)合材料?；旌戏ㄊ菍⑤d體材料原料與相變材料先混合再加工成一定形狀的制品。 3. 壓制燒結(jié)法這種方法首先將載體基質(zhì)和相變材料球磨成直徑小于幾十微米的粉末，然后加入添加劑壓制成型，最后在電阻爐中燒結(jié)。這種方法通常用于制備用于高溫的相變儲(chǔ)能材料, 例如:張仁元、Randy 、張興雪 等人利用此方法成功地制備出Na2CO3BaCO3/MgO,Na2SO4/SiO2 以及NaNO3NaNO2/MgO 無機(jī)鹽/ 陶瓷基復(fù)合儲(chǔ)熱材料。這種材料應(yīng)用于高溫工業(yè)爐，既能起到節(jié)能降耗得作用，又能減少蓄熱室的體積，有利于設(shè)備的微型化。除了上述制備方法外，還有界面聚合法、噴霧干燥法、電鍍法和溶膠凝膠等新型方法[1718]。因?yàn)橄嘧儍?chǔ)能材料在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的比較多，所以特別提出相變儲(chǔ)能材料與建筑材料的結(jié)合方法： 對于固/液類相變材料，因在相變時(shí)有液體產(chǎn)生，會(huì)導(dǎo)致對周邊基體材料的污染甚至腐蝕。因此，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要對相變材料的進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男蕴幚砗螅拍芑烊虢ㄖ牧现?。目前的混入方法有如下幾種： 直接滲入法 此法為直接將固/液類或固/固類相變材料滲入多孔的建筑材料基體中，優(yōu)點(diǎn)為操作簡單。但固/液類相變材料發(fā)生相變時(shí)產(chǎn)生的液體易發(fā)生外露或腐蝕基體材料。因此，對于固/液類相變材料一般要先進(jìn)行預(yù)處理，具體為先與半流動(dòng)性的硅石細(xì)粉等材料混合，然后再與建筑材料混合。適合此方法的基體為多孔建筑材料，如膨脹珍珠巖、膨脹頁巖、石膏和多孔石墨等。而對于固/固類或進(jìn)行定形改性的固/液類相變材料，可直接摻入建筑材料如水泥基體中。 封裝容器混入法 此方法為先將相變材料進(jìn)行封裝改性處理，以防止液體泄漏，再與建筑材料混合，具體方法有大封裝和小封裝兩類。 (1)大封裝：將固/液相變材料置于密閉的宏觀容器中，如PE塑料管或球中，再置入水泥、白灰或石膏等建筑材料中。 (2)小封裝：采用微膠囊技術(shù)或納米復(fù)合技術(shù)，用高分子殼體材料將固/液體相變材料以囊化方式封裝起來，防止相變時(shí)液體流出。根據(jù)囊化的尺寸不同，可分為納米級和微米級兩種。具體可用的囊化方法有很多，如界面聚合法、原位聚合法、懸浮聚合法、細(xì)乳液聚合法、相分離法、聚電解質(zhì)法和噴霧干燥法等。 定形改性混入法 此方法為先將相變材料進(jìn)行定形改性處理后，再與建筑材料混合。定形改性是以高分子材料為基材，利用共混、接枝或交聯(lián)等方法，將無機(jī)或有機(jī)相變材料固定于高分子基材中，保證相變材料液化時(shí)不外泄。具體包括高分子/有機(jī)或無機(jī)共混復(fù)合相變材料、接枝型結(jié)晶聚合物、交聯(lián)型結(jié)晶聚合物三類高分子基相變材料?？捎糜诙ㄐ蔚南嘧儾牧嫌兄舅帷⒕郗h(huán)氧乙烷、石蠟、聚乙二醇、多元醇等，高分子基材有UHMWPE、HDPE、LDPE、PPSBS及PS等。具體的定形方法如下： (1)交聯(lián)定形化混入法：將相變材料混入交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)中固定，保證相變后液體不流出，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)用聚合物的居多，也有用無機(jī)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的。 (2)接枝定形混入法：以結(jié)晶性交聯(lián)的聚烯烴為基體，接枝烷基碳?xì)浠衔铮共牧暇哂邢嘧儍?chǔ)能的性能，適合于固/固相變材料，相變溫度范圍20~80℃。 (3)共混定形混入法：對固/液類相變材料，先將其與比表面積大的材料熔融共混預(yù)處理，具體如納米二氧化硅、蒙脫土等，混合均勻后干燥，再與聚合物基材混合后，制成相變儲(chǔ)能材料；而對固/固類相變材料，可不經(jīng)過預(yù)處理而直接與聚合物共混。 太陽能領(lǐng)域中的應(yīng)用 太陽能是唯一本質(zhì)上沒有環(huán)境污染的清潔能源,其開發(fā)與利用顯得越來越重要, 它是解決能源危機(jī)和現(xiàn)代節(jié)能的重要途徑。然而, 由于到達(dá)地球表面的太陽輻射能量密度并不高, 且受到地理、季節(jié)、晝夜及天氣變化等因素的制約, 表現(xiàn)出稀薄性、非連續(xù)性和不穩(wěn)定性, 從而也給太陽能的熱利用帶來了一定的困難。因此, 為了保證供熱或供電裝置穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行, 就需要利用相變儲(chǔ)能裝置把太陽能儲(chǔ)存起來, 在能源不足時(shí)釋放出來。例如, 美國的太陽能公司( Solar Inc. ) 用Na2 SO4 10H2 O 作為相變儲(chǔ)能材料來有效地儲(chǔ)存太陽能[ 17] 。王芳等[ 18] 針對太陽能地源熱泵系統(tǒng)的儲(chǔ)熱裝置, 研究了相變儲(chǔ)能材料的選擇和用量, 特別是相變儲(chǔ)熱水箱的布置及結(jié)構(gòu), 克服了以往水箱須承受系統(tǒng)壓力的缺點(diǎn), 增大了換熱面積, 從而使整個(gè)系統(tǒng)的總供熱COP 值顯著提高, 節(jié)能效果明顯。 工業(yè)余熱或廢熱的回收與應(yīng)用 在冶金、化工等多個(gè)工業(yè)部門中存在的工業(yè)余熱和廢熱大多是間斷的或不連續(xù)的, 為了使這些不穩(wěn)定的熱能得以回收與利用, 可以應(yīng)用相變儲(chǔ)能材料將這些熱能儲(chǔ)存起來, 必要時(shí)再將儲(chǔ)存的能量釋放出來, 這樣既可以降低工業(yè)企業(yè)的能耗, 又可以減少由一次能源轉(zhuǎn)化為二次
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