相變微膠囊儲能材料原理特性及作用

隨著環(huán)境污染和能源危機的日益加劇，發(fā)展清潔能源顯得尤為重要。太陽能作為一種清潔能源已引起廣泛關(guān)注。過去幾十年，光伏產(chǎn)業(yè)也發(fā)展迅速，但光電轉(zhuǎn)換效率還很低，太陽能利用率不高。照射在地球上的太陽光，大部分都轉(zhuǎn)化為熱能。果能充分利用這部分熱能，將大大提高太陽能的利用率。
相變儲能是相變材料儲存熱能的最有效方法之一。相變材料是指在恒溫相變過程中能吸收或釋放大量熱能的材料。水是最常見的相變材料。1千克0°C的水轉(zhuǎn)化為1千克0°C的冰將釋放333千焦的熱量，足以將1千克水從1°C加熱到80°C。與顯熱儲能相比，相變儲能具有更高的儲熱能力和等溫特性。
相變材料可分為無機相變材料和有機相變材料。有機相變材料與無機相變材料相比，具有自核、共熔、無相分離、低過冷度等優(yōu)點，具有良好的應用前景。然而，有機相變材料的體積變化大、泄漏和導熱系數(shù)低等問題限制了其應用。相變材料的微膠囊化是目前最常用的方法之一，即將相變材料封裝在殼內(nèi)。這不僅能有效防止泄漏問題，提高其穩(wěn)定性，還能顯著增加相變材料與基體材料的接觸面積，從而改善熱傳導。

許多高分子材料被用作包覆相變材料微膠囊的外殼材料，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、脲醛樹脂和三聚氰胺樹脂。微膠囊化技術(shù)常用的技術(shù)方法有原位聚合法、界面聚合法、懸浮聚合法、乳液聚合法、溶膠—凝膠法等。但這些反應需要大量的表面活性劑，反應過程相對復雜，不符合綠色生產(chǎn)的要求。
相變材料微膠囊在傳熱流體中的應用。
相變材料可分為有機相變材料和無機相變材料。也可分為水合鹽（水合鹽）相變材料和蠟（石蠟）相變材料。
我們最常見的相變材料是水，它在0°C的溫度下從液體變?yōu)楣腆w（凍結(jié)）。當溫度超過0°C時，水從固體變成液體（溶解）。在凍結(jié)過程中吸收和儲存了大量的冷能，在熔化過程中吸收了大量的熱能。冰的量（體積）越大，溶解過程所需的時間就越長。這是相變材料最典型的例子之一。
相變材料在電采暖行業(yè)的應用，是傳統(tǒng)電采暖向節(jié)能電采暖的一次革命性變革。相變熱電加熱器就是其中的代表產(chǎn)品之一。與傳統(tǒng)的電加熱器相比，不需要表的擴展。您可以享受24小時供暖。
從上面的例子可以看出，相變材料實際上可以起到儲能的作用。這一特點在節(jié)能和溫度控制等領(lǐng)域具有重要意義。因此，相變材料及其應用已成為廣泛的研究。

有機相變材料和無機相變材料應用于建筑材料時，最大的區(qū)別在于耐久性和耐火性的不同，而后者通常優(yōu)于前者。
相變材料微膠囊懸浮液是由相變材料微膠囊和單相傳熱流體混合而成的固液多相流體。與普通單一傳熱流體相比，這種多相混合流體具有更大的表觀比熱，相變微膠囊具有非常大的比表面積。對于粒徑為10μm的微膠囊，比表面積達到0.3㎡/克此外，由于相變顆粒對流體流動和傳熱的影響，傳熱流體和流道壁的傳熱能力可以顯著增加。另一方面，在保證相同傳熱能力的條件下，相變材料微膠囊懸浮液可以減小換熱器和管道的尺寸，降低電耗，在節(jié)約資源和能源方面有很大優(yōu)勢。相變材料微膠囊懸浮液在應用過程中要求具有較高的潛熱值、比熱值和導熱系數(shù)。此外，相變過程中的體積變化應小、無毒、無腐蝕、高穩(wěn)定性和長壽命等。

審核編輯黃宇