Przegląd materiałów do magazynowania energii z zmianą fazy

Materiały do zmiany fazy magazynowania energii

• Materiały do magazynowania energii odnośnie zmiany fazy odnoszą się do substancji, które wykorzystują latentne ciepło zmiany fazy do magazynowania energii.
• Znany jest również jako magazynowanie energii zmiany fazy lub magazynowanie ciepła, magazynowanie energii, materiały magazynowania ciepła, materiały magazynowania energii cieplnej w ukryciu, zwane materiałami zmiany fazy.

Charakterystyka materiałów do przechowywania energii:

• Materiały magazynowania energii mają zalety wysokiej gęstości magazynowania energii, niewielkiej zmiany temperatury w procesie absorpcji i uwalniania ciepła oraz łatwej kontroli procesu,i mają różnorodne materiały i są szeroko stosowanePCM magazynowania energii mają zdolność do zmiany stanu fizycznego i absorpcji lub uwalniania ciepła ukrytego w określonym zakresie temperatur.

• Przykładem jest zmiana fazy stałej i ciekłej, w której materiał zmieniający fazę podczas procesu topienia absorbuje i przechowuje dużą ilość ciepła ukrytego.Kiedy schłodzi się do punktu zamarzania, PCM uwalnia ciepło ukryte podczas procesu utwardzania.
• Materiały magazynowania energii do zmiany fazy powinny mieć następujące właściwości: nietoksyczność, odpowiednią temperaturę zmiany fazy, duże ciepło ukryte zmiany fazy, stabilną wydajność,dobra odwracalność zmiany fazy, mała szybkość rozszerzania i kurczenia podczas zmiany fazy, doskonała przewodność cieplna, niska cena i łatwa dostępność surowców.

Klasyfikacja materiałów zmieniających fazę do magazynowania energii:

• Materiały magazynowania energii mogą być podzielone na cztery kategorie w zależności od formy zmiany fazy.
• Materiały przemiany fazy stałe- ciekłe, materiały przemiany fazy stałe- gazowe, materiały przemiany fazy ciekłe- gazowe i materiały przemiany fazy stałe- stałe.Ciepło ukryte zmiany fazy między materiałami zmieniającymi fazy w postaci gazu stałego a materiałami zmieniającymi fazy w postaci gazu ciekłego jest duże, ale duża zmiana objętości, wysokie ciśnienie i słaba przewodność cieplna ograniczają ich zakres zastosowań.proces zmiany fazy jest powolny, a zakres zastosowań jest niewielki.
• Materiały stałe-płynne do zmiany fazy mają zalety dużego ciepła ukrytego zmiany fazy, szerokiego zakresu temperatury zmiany fazy i niskiego kosztu,i są materiałami do zmiany fazy magazynowania energii o dużej praktycznej wartości i dojrzałej technologii, więc materiały do zmiany fazy magazynowania energii zwykle odnoszą się do materiałów do zmiany fazy stałego i ciekłego.

• Materiały magazynowania energii mogą być podzielone na materiały nieorganiczne, organiczne (w tym polimery) i kompozytowe materiały zmieniające fazę w zależności od ich składu.Materiały nieorganiczne do zmiany fazy obejmują głównie metale i stopy, krystaliczne soli hydratów, soli stopione itp., które mają zalety dużego ciepła ukrytego zmiany fazy, wysokiej objętościowej gęstości magazynowania energii i dużej przewodności cieplnej,ale mają wady łatwego subchłodzenia i separacji fazowej, pojemnik korozyjny i wyciek fazy ciekłej.
• Materiały organiczne do zmiany fazy obejmują głównie węglowodory alifatyczne (parafina itp.), kwasy tłuszczowe, alkohole, polienole itp., które mają zalety dużego ukrytego ciepła zmiany fazy,stabilna wydajność i niskie koszty, ale mają wady małej przewodności cieplnej, niskiej gęstości, lotności i łatwego starzenia się.
• Materiały złożone do zmiany fazy odnoszą się głównie do organicznych i nieorganicznych materiałów eutektycznych do zmiany fazy w celu przezwyciężenia niedostatków pojedynczych materiałów nieorganicznych lub organicznych do zmiany fazy,Najczęściej badane są materiały zmieniające fazę w kształcie (SSPCM) i mikroenkapsułowane materiały zmieniające fazę (MEPCM).
• PCM do magazynowania energii podzielone są na urządzenia o wysokiej temperaturze (powyżej 250°C),materiały do zmiany fazy o średniej temperaturze (250-100°C) i niskiej temperaturze (poniżej 100°C) zgodnie z zakresem temperatury zmiany fazy.
• Materiały magazynowania energii o wysokiej temperaturze zmiany fazy są głównie stosowane w koncentrowanej wytwarzaniu energii słonecznej cieplnej, odzysku ciepła przemysłowego, silniku cieplnym o wysokiej temperaturze i w innych dziedzinach.
• Materiały magazynowania energii o średniej temperaturze zmiany fazy są stosowane głównie w wykorzystaniu słonecznej energii cieplnej, suszeniu i odwilżaniu oraz w innych dziedzinach;Materiały magazynowania energii o niskiej temperaturze zmiany fazy mają szerokie perspektywy zastosowań w dziedzinie oszczędności energii w budynkach, zarządzania cieplnym urządzeń elektronicznych i przechowywania w chłodni niskiej temperatury.

Badania i rozwój materiałów do magazynowania energii z zmianami faz:

• Projekt, przygotowanie i intensyfikacja materiałów do zmiany fazy magazynowania energii są kluczem do badań i rozwoju materiałów.Aby uzyskać odpowiednią temperaturę zmiany fazy i ciepło ukryte zmiany fazy, konieczne jest zsyntezowanie różnych materiałów zmieniających fazę w wielokomponowe mieszane materiały zmieniające fazę zgodnie z określonym stosunkiem.

• Przygotowanie materiałów do przechowywania energii obejmuje głównie metody mechaniczne (załadunek materiałów do przechowywania energii do pojemników), metody fizyczne (metoda mieszania, metoda impregnacji,itd..), metod chemicznych (metoda polimeryzacji polimerów, metoda sol-gelu itp.) oraz metody mikrokapsułowania.
• W przypadku materiałów o niskiej przewodności cieplnej do zmian fazowych konieczne jest dodanie materiałów o doskonałej przewodności cieplnej (płyty metalowe, grafit, włókna węglowe itp.),dodaje się żeberka lub kapsułkę do wzmocnieniaDodatkowo trwałość i oszczędność urządzeń do magazynowania energii są kluczem do ich rozwoju.