什么是相变材料(PCM)- PCM的应用
什么是相变材料(PCM)
相变材料(PCM)是一种具有高熔点的物质，在一定温度下熔化和凝固，能够储存和释放大量的能量。当材料从固体变为液体时，热量被吸收或释放，反之亦然;因此，pcm被归类为潜热存储(LHS)单元。
潜热存储可以通过液→固、固→液、固→气、液→气的相变来实现。然而，只有固体→液体和液体→固相变化是实际的pcm。虽然液-气相变比固-液相变具有更高的相变热，但液-气相变不适合用于储热，因为需要大体积或高压将材料储存在气相中。固-固相相变通常非常缓慢，且相变热相对较低。
最初，固-液相变材料表现为显热存储材料;它们吸收热量时，温度上升。然而，与传统SHS材料不同的是，当pcm达到相变温度(熔化温度)时，它们会在几乎恒定的温度下吸收大量热量。PCM继续吸收热量，温度没有显著上升，直到所有的材料都转化为液相。当液体物质周围的环境温度下降时，PCM就会凝固，释放其储存的潜热。大量的pcm可在任何要求的温度范围内从−5到190°C。在20-30°C的人类舒适范围内，一些pcm非常有效。它们每单位体积储存的热量是水、砖石或岩石等传统储存材料的5到14倍。
PCM材料例子:
- 水
- 硫酸钠
- 铝
- 钛
- NaNO3
- 氢氧化钠
- 甘油
- O-Nitroaniline
- Hypophosphoric酸
最常用的PCMs是盐水合物，脂肪酸和酯，以及各种石蜡(如十八烷)。近年来，离子液体作为一种新型的pcm也得到了广泛的研究。
由于大多数有机溶液是不含水的，它们可以暴露在空气中，但所有盐基PCM溶液都必须进行封装，以防止水分蒸发或吸收。这两种类型都有一定的优点和缺点，如果正确应用它们，一些缺点就会成为某些应用程序的优点。
PCM应用程序
- 热能存储
- 太阳能烹饪
- 冷能源电池
- 建筑物的调节，例如“冰库”
- 冷却热量和电力发动机
- 冷却:食品、饮料、咖啡、葡萄酒、奶制品、温室
- 医疗应用程序:血液输送，手术台，冷热疗法，分娩窒息的治疗
- 人体在厚重的服装或服装下冷却。
- 废热回收
- 非高峰用电:加热热水和冷却
- 热泵系统
- 生物气候建筑/建筑的被动存储(高密度聚乙烯，石蜡)
- 平滑化学反应中的放热温度峰值
- 太阳能发电站
- 航天器热系统
- 车辆热舒适性
- 电子设备的热保护
- 食品热防护:交通、酒店贸易、冰淇淋等。
- 服装用纺织品
- 计算机冷却
- 涡轮入口冷却与热能储存
