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.