相變儲熱
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
相變儲熱的實例教程
圖3 管殼式相變儲熱單元傳熱結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化研究：(a) 肋片優(yōu)化；(b) 流道優(yōu)化
（2）梯級相變儲熱單元的熱力學(xué)特性研究
梯級相變儲熱可以存儲多品位熱能與冷能，符合“量熱度需、熱盡其用，溫度對口、梯級利用”的基本原則。然而，梯級相變儲熱的研究工作集中于理論分析和數(shù)值模擬，實驗驗證較少，尤其是中高溫梯級相變儲熱實驗。本研究搭建了中高溫三級相變儲熱實驗平臺，測量了儲熱單元內(nèi)部的溫度變化，基于熱力學(xué)定律和火積原理開展了單個單元及整個梯級儲熱裝置的熱力學(xué)分析，研究了儲熱單元級數(shù)、進口溫度、流體流量等因素對梯級相變儲熱平臺熱力學(xué)性能的影響，驗證了梯級相變儲熱在傳熱與儲熱方面的優(yōu)勢。本研究成果在合理的溫度、流量、壓力測試基礎(chǔ)上成功實現(xiàn)了最高溫度為450 ℃的熱能三級存儲，熱存儲效率、?存儲效率和火積存儲效率分別提升了23%、21%和24%。
圖4 梯級相變儲熱單元的熱力學(xué)特性研究
（3）小直徑比填充床相變儲熱單元流動與傳熱規(guī)律研究
填充床模型較多采用基于表征體元尺度的均勻模型，無法考慮真實情況下孔隙率的徑向波動，從而造成了速度場和溫度場與實際情況的偏離，這種現(xiàn)象在小直徑比填充床中尤為明顯。本研究建立了小直徑比填充床的三維隨機堆積模型，得到了小直徑比填充床孔隙率在徑向上的統(tǒng)計變化規(guī)律，研究了填充床內(nèi)部流動、傳熱及儲熱性能與徑向孔隙率的耦合關(guān)系，探究了不同進口溫度和流量下的填充床流動、傳熱與儲熱特性。該研究成果拓展了當(dāng)前填充床儲熱單元在小直徑比情況下的研究內(nèi)涵。
圖5 小直徑比填充床相變儲熱單元流動與傳熱規(guī)律研究：(a) 數(shù)值模擬；(b) 實驗研究
四、卡諾電池系統(tǒng)的熱力學(xué)特性及經(jīng)濟性研究
卡諾電池（也稱熱泵儲電）是基于熱力循環(huán)和儲熱（冷）技術(shù)發(fā)展而來的新型大規(guī)模儲能系統(tǒng)，并可由純儲電系統(tǒng)拓展為冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
展開 【相變材料的綜述】
相變材料（phase change material，簡稱PCM），是指在物質(zhì)發(fā)生相變時，可吸收或釋放大量能量（即相變焓）的一類材料。由于相變材料是利用潛熱儲能，儲熱密度大，蓄熱裝置結(jié)構(gòu)緊湊，并且在相變過程中本身溫度基本不變，易于管理，隨著全球節(jié)能意識的提高，相變材料的這一特性引起了研究人員的重視，相變儲熱技術(shù)在儲能領(lǐng)域越來越大放異彩。
一、相變材料的篩選原則
相變材料種類很多，依照不同分類方法可以被分為很多種。例如，按照相變方式不同分類，可以分為固—固相變材料、固—液相變材料和固—氣相變材料；按照材料種類分，可分為無機相變材料、有機相變材料和復(fù)合相變材料[1]。生活中最常見的相變材料是水，早在數(shù)千年前，古人就懂得利用水的相變過程來進行實物保鮮或制冷。
雖然相變材料有很多種，但并不是所有相變材料都可被利用。目前公認的相變材料篩選原則如下[2]：
（1）相變溫度在實際應(yīng)用操作范圍內(nèi)。
（2）潛熱儲存能力高。
（3）導(dǎo)熱率高。
（4）穩(wěn)定的化學(xué)和熱性能。
（5）無毒，無腐蝕性，對環(huán)境無害。
（6）成本低，易于獲得。
（7）相變過程中體積變化小。
（8）不發(fā)生過冷現(xiàn)象或過冷度很小。目前大多用的是固—液相變材料，由于相的改變，通常要對相變材料進行封裝以防泄露。
二、相變材料在太陽能領(lǐng)域的應(yīng)用
目前，太陽能系統(tǒng)基本步入家家戶戶，但是也存在一些缺點，如：太陽能利用是間歇性的，夜晚不可用。將相變材料應(yīng)用到太陽能系統(tǒng)，可以保證在沒有太陽輻射的情況下也可以應(yīng)用太陽能。相變材料可以應(yīng)用在太陽能熱電廠、太陽能空氣加熱器、太陽能熱水器、太陽能海水淡化器、太陽能炊具等等領(lǐng)域。[3]以下圖為例，該裝置主要包括三部分：a）太陽能系統(tǒng)單元，b）雙重管道熱能存儲器（TES），以及c）儲水箱。
展開 ：具有金屬級導(dǎo)熱系數(shù)和可控導(dǎo)熱路徑的全有機聚合物塊狀材料
四川大學(xué)傅強教授/吳凱副研究員ACS Nano：聚光相變儲熱技術(shù)的可控熱管理
川大傅強教授/吳凱副研究員團隊和鄭大魏柳荷教授團隊：基于“應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶”策略制備高強度、高韌性的室溫自修復(fù)功能聚氨酯
川大傅強教授團隊和南理工吳凱博士AM：基于1D芳綸納米纖維/2D氮化硼納米片的高溫熱管理薄膜 | 剛性棒狀A(yù)NF的橋梁作用
四川大學(xué)傅強教授課題組特約論文：鎳/聚氨酯復(fù)合材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)在拉伸中的演變
四川大學(xué)傅強教授：超高分子量聚乙烯燒結(jié)制品的鏈纏結(jié)調(diào)控及其對性能影響
四川大學(xué)傅強教授：振蕩剪切對聚乳酸熔體分子鏈解纏結(jié)的研究
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歡迎專家學(xué)者提供稿件（論文、項目介紹、新技術(shù)、學(xué)術(shù)交流、單位新聞、參會信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并請注明詳細聯(lián)系信息。
展開 在高端制造領(lǐng)域用于飛行器防熱部件。在新能源領(lǐng)域，硅藻土被認為是制造多孔硅電池負極十分有前景的原材料，硅—氧化錳有望作為超級電容器電極材料，硅藻太陽能電池是硅太陽能電池的一個發(fā)展方向，硅藻土還是室溫儲氫的理想物理吸附材料，硅藻土復(fù)合材料可作為潛熱儲能技術(shù)相變材料。
8、高嶺土
高嶺土是先進陶瓷、功能填料、催化劑等材料，用途包括陶瓷工業(yè)、造紙工業(yè)、涂料、耐火材料及水泥工業(yè)、石油化工和醫(yī)藥紡織等多個領(lǐng)域，在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)用于建筑相變儲熱材料、太陽能儲能材料、生物醫(yī)藥、吸附材料、分子篩原料。
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相變儲熱的最新內(nèi)容
（儲熱）：石蠟、脂肪醇、脂肪酸、烷烴基合金；熔鹽、鹽水合物、共晶混合物等
隔熱材料：氣凝膠材料（碳基、二氧化硅、二氧化鋯、氧化鋁等）、碳氈、復(fù)合硅酸鹽材料等
導(dǎo)熱散熱組件：
熱管/均熱板，覆銅板，功率器件（碳化硅、氮化鎵、氧化鎵、MOSFET、IGBT）及模塊等
散熱風(fēng)扇配件：銅、鋁制品、鋁器材、散熱型材、鐵散熱片、鈑金、五金沖壓件、機箱、散熱墊、翅片管、導(dǎo)熱管、導(dǎo)熱板、散熱模塊
02
企業(yè)展品布局
熱管理材料主題展示區(qū)
原材料：導(dǎo)熱填料、聚合物基底材料、封裝材料等
導(dǎo)/散熱材料：熱界面材料、導(dǎo)熱高分子材料、碳材料、陶瓷基板、熱沉材料、相變材料（儲熱）等
隔熱材料：氣凝膠、泡沫隔熱材料、真空板、碳氈、復(fù)合保溫隔熱材料等
輔助材料與配件：離型膜、雙面膠等
液冷主題展示區(qū)
原材料：冷卻液、金屬材料等
02
企業(yè)展品布局
熱管理材料主題展示區(qū)
原材料：導(dǎo)熱填料、聚合物基底材料、封裝材料等
導(dǎo)/散熱材料：熱界面材料、導(dǎo)熱高分子材料、碳材料、陶瓷基板、熱沉材料、相變材料（儲熱）等
隔熱材料：氣凝膠、泡沫隔熱材料、真空板、碳氈、復(fù)合保溫隔熱材料等
輔助材料與配件：離型膜、雙面膠等
液冷主題展示區(qū)
原材料：冷卻液、金屬材料等
企業(yè)展品布局
1.材料主題展示區(qū)
原材料:導(dǎo)熱填料、聚合物基底材料、封裝材料等
導(dǎo)/散熱材料:熱界面材料、導(dǎo)熱高分子材料、碳材料、陶瓷基板、熱沉材料、相變材料〔儲熱）等
隔熱材料:氣凝膠、泡沫隔熱材料、真空板、碳氈、復(fù)合保溫隔熱材料等
輔助材料與配件:離型膜、雙面膠等
⒉液冷主題展示區(qū)
原材料:冷卻液，金屬材料等
零部件:快接頭，管路，膨脹閥，節(jié)流閥，
（儲熱）：石蠟、脂肪醇、脂肪酸、烷烴基合金；熔鹽、鹽水合物、共晶混合物等；
⑦隔熱材料：氣凝膠材料（碳基、二氧化硅、二氧化鋯、氧化鋁等）、碳氈、復(fù)合硅酸鹽材料等；
⑧固態(tài)制冷：熱電制冷、輻射制冷等；
⑨輔助材料：離型膜、雙面膠等；
導(dǎo)/散熱組件展示
①熱管/均熱板，覆銅板，功率器件（碳化硅、氮化鎵、氧化鎵、MOSFET、IGBT）及模塊等；
圖3 管殼式相變儲熱單元傳熱結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化研究：(a) 肋片優(yōu)化；(b) 流道優(yōu)化
（2）梯級相變儲熱單元的熱力學(xué)特性研究
梯級相變儲熱可以存儲多品位熱能與冷能，符合“量熱度需、熱盡其用，溫度對口、梯級利用”的基本原則。然而，梯級相變儲熱的研究工作集中于理論分析和數(shù)值模擬，實驗驗證較少，尤其是中高溫梯級相變儲熱實驗。
（儲熱）：石蠟、脂肪醇、脂肪酸、烷烴基合金；熔鹽、鹽水合物、共晶混合物等
⑦隔熱材料：氣凝膠材料（碳基、二氧化硅、二氧化鋯、氧化鋁等）、碳氈、復(fù)合硅酸鹽材料等
⑧固態(tài)制冷：熱電制冷、輻射制冷等
⑨輔助材料：離型膜、雙面膠等
導(dǎo)/散熱組件展示
①熱管/均熱板，覆銅板，功率器件（碳化硅、氮化鎵、氧化鎵、MOSFET、IGBT）及模塊等
②風(fēng)扇，散熱片，水冷板，熱交換器，空預(yù)器，導(dǎo)熱
在航天器熱控領(lǐng)域，相變材料儲能技術(shù)常與其他技術(shù)結(jié)合使用．Creare公司Izenson
等
報道了一種用于小型衛(wèi)星熱控系統(tǒng)的新型儲熱技術(shù)并對其進行了測試，該技術(shù)通過采用相變材料儲熱單元以期提高系統(tǒng)環(huán)路熱管的熱穩(wěn)定性，測試結(jié)果表明合適的相變材料選擇通常取決于熱環(huán)境、熱控系統(tǒng)和熱負載的特性，合理的儲熱系統(tǒng)設(shè)計能顯著降低溫度波動．
熱能儲存技術(shù)分為顯熱儲熱、相變儲熱和熱化學(xué)儲熱。其中，熱化學(xué)儲熱具有儲熱密度大，可實現(xiàn)跨季節(jié)儲熱等優(yōu)勢，應(yīng)用前景十分廣闊。熱化學(xué)儲熱通過可逆反應(yīng)實現(xiàn)熱能的儲存和釋放。
儲熱技術(shù)可分為顯熱儲熱、相變 儲熱和熱化學(xué)儲熱三類。目前，顯熱儲熱技術(shù)成熟度最高、價格較低、應(yīng)用較為 廣泛；潛熱儲熱是研究熱點；而熱化學(xué)儲熱尚未成熟。其中，熔融鹽為常用的中 高溫顯熱儲熱介質(zhì)，具備較寬的液體溫度范圍，儲熱溫差大、儲熱密度高，適合 大規(guī)模中高溫儲熱項目。
