求， 并且多元醇加热到固一 固转变温度以上时会由晶体变为塑 性晶体（ 简称塑晶） 。塑晶具有很高的固体蒸气压 ， 易挥发损 失［ 。为克服塑晶挥发性很大这一缺陷， ５ ］ 在使用时要求容器 密封， 这不适合轻质储温的技术。近年来， 国内外研究较多 的是石蜡和脂肪酸类有机相变材料， 它们有相变潜热较高、 化学性质稳定、 无腐蚀、 无过冷， 与建筑物相容性好等优点。 正烷烃石蜡熔点合适 ， 可是其价格较高， 且浸入建筑材料中 会表面结霜； 脂肪酸类价格较低， 但单独使用时温度很少符
颗粒 相 变储 能材 料 的研 究进展 ／ 艳玲 等 魏
由于单一的相变材料存在着缺点， 相变材料的发展必然 走 向多元化复合的趋势。现在 ， 二元和三元复合相变材料成 为研究热点。当前建筑储能相变材料最 有效 的复合方式是 石蜡之间或脂肪酸之间的复合 ， 制得一定温度范 围内的低共
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料 与 目前建筑 材料 的融 合 方 法 ， 泡 法 是 最 可行 的 ， 且 浸 浸 而 泡 法很 简单 ， 时 间和地点 的限制 。封 装途 径 就是 浸 渍 相 不受
会释放大量潜热， 并且熔点与潜热随着链 长的增加而增加 。 石蜡安全 、 可靠 、 有前景、 价格低、 无腐蚀性 ， 而且它们具有化 学稳 定性 以及 相 变时 体 积 变 化较 小 和 熔 融状 态 时蒸 气 压 较 低等优 点。 由于这些 性 质， 蜡 能够 经受 长 时间 的热 循 石 环［ 。Ｙ ｈＱ ａｙ ｇ 在实验中配制了几种相变温度合适 ６ ａ ｕｎ ｉ ［ ］ ｎ 的正烷烃和石蜡混合物 ， 利用差示扫描量热仪研究 了石蜡混 合物的储热性能和热稳定性能 ， 找到了适合墙体建筑的低价
中［ 引。
根据测试曲线分析了相变温度和相变潜热。研究得出， 同 不 种类的石蜡进行混合可得到不同熔点 的相变材料。若从经 济角 度考 虑 ， 适 宜 的 配制 方 法 是 使 用 液 体 石 蜡 和 ４ ＃石 最 ６ 蜡、８ ４ ＃石蜡进行混合 ， 因为它们价格低廉、 容易购买 。与此
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材料 导报
２ １ 年 ５月第 ２ 卷 专辑 １ ０１ ５ ７
颗 粒 相 变储 能材 料 的研 究进 展
魏艳玲 ， 徐玲玲 ， 刘明帝
（ 南京工业大学材料学院 ， 南京 ２ ０ ０ ） １ ０ ９ 摘要 颗粒相变储 能是 最有效 的潜 热储 能方式之一 ， 同时这种储 能材料 也是一 种新型 的定型复合相 变材料 。
购买困难 ， 不是用于建筑墙体 中的理想相变材料。
脂肪 酸 的通式 为 Ｃ （ Ｈ。 Ｃ ＯＨ， 石蜡 相 比 ， 有 Ｈ。Ｃ ） Ｏ 与 具 较高 的熔 化热 ， 价格 是工业 石 蜡 的 ２ ２ ５ ， 轻微 的腐 但 ～ ．倍 有
表 明， 混凝土块能够同时储存相变材料的潜热和显热。 然而， 安全可靠的相变材料储存系统发展仍面临着许多 困难 ， 例如长期 热稳定 性的不确定性和储存 密度低等。因
０ 引言
温室气体的排放和燃料价格的上涨驱动 了各种可持续 能源 的研究 与应 用 。许 多学 者 认 为太 阳能 是 最具 潜 力 的可 再生能源 ， 但是存在间歇性 、 波动性等缺点。目前， 以合适 的 形式储存能源， 实现能量在不 同时空之间的转换是一项技术 挑战［。潜热储能一般在接近等温的条件下进行， １ ］ 具有高 的
分析 总结 了适 合人 体舒适 温度 的石蜡 、 脂肪酸及其二元 共晶物 ， 着重讨论 了真 空吸附使 有机相 变材料 与颗 粒状 无机
多孔材料 相结合的方法。最后提 出了这种复合相 变材料有待解决的悯题 。
关 键 词 石蜡 脂肪酸 真空吸附法 相变材料
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ ｕ ａ ｅ ｈ ｓ ａ ｇ ａ ｅ ｉｌ ｏ ｅ ｇ ｔ ｒ ｇ ｓ ａ ｃ ｆＧｒ ｎ ｌ ｔｄ Ｐ ａ ｅ Ｃｈ ｎ ｅＭ ｔ ｒａｓｆ ｒＥｎ ｒ ｙ Ｓ ｏ ａ ｅ
相反 ， 管烷 烃类 石蜡 相变 温度 合适 ， 由于 烷烃 价 格 昂 贵 、 尽 但
Ｋｅｌ ｄ等口 把石蜡浸渍到石 膏板 中， 浸渍过程成功地从 实验样品扩展到大片石膏板。无论是相变材料浸渍到石膏 板 中还 是在石 膏板 制作 过程 中加 入相 变材 料 ， 们 都 成功 地 他
制 得相 变石 膏板 。 Ｌ ｅ 】研究 了浸有硬脂酸和工业级石蜡的普通混凝 ｅ 等［ 土块， 并公 布 了宏 观测试 结果 。浸 渍 过程 是将 混 凝 土块 放 置 在 熔融 的相 变材料 中 ， 到相变 材料 不 能 被 吸收 为止 。结 果 直
Ｗ ＥＩＹａ ｌ ｇ，ＸＵ ｎ ｌ ｇ，Ｌ Ｕ ｉｇ ｉ ｎｉ ｎ Ｌｉｇ ｐ ａ ｅｃ ａ ｇ ｎ ｒｙ ｓｏ ａ ｅｉ ｎ ｆｔ ｅｍｏ ｔｅｆ ｉｎ ｔ ｏ ｓｏ ｔｒｇｎ ａｅ ｔｈ ａ． ａ ｕａ ｅ ｈ ｓ ｈ ｎ ｅｅ ｅｇ ｔ ｒｇ ｓｏ ｅｏ ｈ ｓ ｆｉ ｅ ｔ ｃ ｍｅｈ ｄ ｆｓｏ ａ ｉｇｌｔｎ ｅ ｔ
Ａｔｔｅｓｍｅｔ ，ｔ ｉ ｅ ｅｇ ｔｒｇ ｔｒａｓｉ ｌｏａｎ ｖ ｌｏ ｍ－ｔｂｅｃ ｍ ｐ ｓｔ ｈ ｓ ｈ ｎ ｅｍａｅｉｌ． ｅｐ ｒ－ ｈ ａ ｉ ｍｅ ｈｓ ｎ ｒ ｙｓｏ ａ ｅｍａｅｉｌ ｓａｓ ｏ ｅ ｒ ｓａ ｌ ｏ ｏ ｉｅｐ ａ ｅｃ ａ ｇ ｔｒａｓ Ｔｈ ａ ａ ｆ ｆｉ ｆ ｔｙａ ｉｓａ ｄ ｔ ｅｒｂｎ ｒ ｕ ｅｔｃａｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｕ ｆ ａｔ ｃｄ ｎ ｈ ｉ ｉａｙ ｅ ｔｃｉ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｓ ｍｍａｉｅ ． Ｖａ ｕ ｍ ｂ ｏ ｐ ｉｎ ｍｅｈ ｄ ｗｈｃ ｓ ｕ ｅ ｎ ｎ， ｒ ｄ ｚ ｃ ｕ ａ ｓ ｒ ｔ ｔ ｏ ｉｈ ｉ ｓ ｄ ｉ ｏ ｃ ｍｂｎ ｒ ａ ｉ ｈ ｓ ｈ ｎ ｅｍａｅｉｌ ｎ ｒｎ ｌｔｄ ｉｏ ｇ ｎｃｐ ｒｕ ｔｒ ｌ ｓｄｓ ｕ ｓ ｄ Ｓ ｍｅｑ ｅ ｔ ｎ ｏ ｂ ｏ ｉｇｏ ｇ ｎｃｐ ａ ｅｃ ａ ｇ ｔｒ ｓａ ｄｇ ａ ｕａｅ ｎ ｒ ａ ｉ ｏ ｏ ｓｍａ ｅｉ ｓｉ ｉｃ ｓｅ ． ｏ ｕ ｓｉ ｓｔ ｅ ａ ａ ｏ ｓ ｌｅ ｆｔｉ ｈ ｓ ｈ ｎ ｅｃ ｍｐ ｓｔ ｒ ｏｎ ｅ ｕ ｔｔｅｅ ｄ ｏｖ ｄｏ ｈｓｐ ａ ｅｃ ａ ｇ ｏ ｏ ｉ ａｅｐ ｉｔｄｏ ｔａ ｈ ｎ ． ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｙｗｏ ｄ ｐ ｒｆｉ ａａｆ ｎ，ｆｔｙａ ｉ ａｔ ｃｄ，ｖ ｃ ｕ ａ ｓ ｒ ｔ ｎｍｅｈ ｄ，ｐ ａｅｃ ａ ｇ ｔｒａｓ ａ ｕ ｍ ｂ ｏ ｐｉ ｔ ｏ ｏ ｈ ｓ ｈ ｎ ｅｍａｅ ｉｌ
此， 直接浸 入 的方法 是 有 缺 陷 的 ， 即经 历 冷 热循 环 后 有 大 量 液 态漏 出 ， 产生 “ 面结 霜 ” 表 现象 。土耳 其 Ｇ ｚ ｓ ｎ ａａ ａｉ ｍａｐｓ 大 ｏ
蚀性 。Ａ ｍ ｔ ａｉ 研究 了月桂酸一 ｈ ｅ Ｓｒ ［ 肉豆蔻 酸、 月桂 酸一 棕 榈酸 以及 肉豆蔻酸一 硬脂酸共晶混合物的热学性质与热循环 后的热稳定性 。结果表明， 二元系统的熔融温度低于单个脂 肪酸 ， 而且越接近共晶混合物比， 温度范围越窄， 最终达 到最 低共熔点 。此外 ， 还列出了月桂酸一 肉豆蔻酸、 月桂酸一 棕榈酸
相变 材料 。实验 中用 了正 十七 烷 、 十八 烷 、 正 正二 十 烷 、６ ４＃ 石蜡 、８ ４ ＃石蜡和液态石蜡互相混合得到 ８ 组混合物， １ 然后
变材料到多孔材料中， 具体方法为 ， 相变材料 直接浸渍到多 孔建筑物（ 如多孔混凝土、 石膏板等） 或先浸渍 到多孔材料 （ 如膨胀 珍珠 岩、 藻土 、 石 等） 然 后添 加 到建 筑材 料 硅 蛭 ，
收或释放潜热的特性 ， 能够储存热量或冷量以及控制温度。 相变材料与基体材料复合可以得到相变储能建筑材料 ， 可 比相同质量的建筑材料储存更多的能量。随着外部温度 的升高， 高于相变材料的相变温度时 ， 建筑材料 中的相变材 料熔化吸热， 使建筑物的温度升高速率 降低。相反 ， 随着气 温的降低 ， 下降到低于相变材料 的凝 固点时， 相变材料发生
过去的 ２ 年市场上出现一些以微胶囊形式存在的相变 ０ 材 料 。尚洪波 ［］ １介绍 了可 作 为微 胶 囊 芯材 的相 变材 料 以及 ２
相 应 的壁材 ， 重点 总结 了微胶 囊 的表 征方 法 。Ｃ ｅ ｉ 并且 ｈｎＬａ － ｎ ｇ等［ 用界面聚合法制备 了以硬脂酸丁酯为芯材 ， 】 。 甲苯一， ２
熔混合物 ， 从而得到经济实惠的相变材料。
石蜡 由直链 烷烃 Ｃ 。（ Ｈ。． Ｈ 组 成 ， 烃 链 的结 晶 Ｈ－ Ｃ ）Ｃ 。 － 烷
４－ 异氰酸酯和乙二胺 为单体缩聚反应生成壁材 的微胶囊 ， － 结果表明， 微胶囊相变材料克服了相变材料的一些缺陷并且 可以应用在许多领域。然而， 大多数微胶囊商业产品的表面 积都不能充分保证 相变材料熔融后热量对建 筑物 的全面传 递， 并且微胶囊的制备成本较 昂贵［ １ 。科学家们认为相变材
存储 密度 ， 因此利用 相变材 料 的潜 热储 能 已经 在太 阳能利 用 方 面引起 了广 泛 的关 注 ［。相 变 材料 在 相 变 过 程 中具 有 吸 ２ ］
１１ 相变 材料 的筛选 与改进 ．
相变储能材料必须满足下列条件 ： 高相变潜热、 高热导 率、 熔化点处于实际应用范围内、 熔融一致性、 化学稳定性、 价格低 、 无毒、 无腐蚀 。实际应用时， 根据相变温度点选择相 变材料。相变材料可分为高温储热 （ 相变点高于 ９ ℃） 中温 Ｏ 、 储热 （ 变点 介 于 ９ ～ １℃ 之 间） 低 温 储 热 （ 变 点 低 于 相 Ｏ ５ 、 相 １℃） ５ 。目前中温储热材料研究得最多。 当前建筑储能领域应用的相变材料有结晶水合盐类无 机相变材料和石蜡 、 羧酸、 多元醇 以及高分子聚合物等有 酯、 机相变材料 。结晶水合盐类无机材料具有高熔融潜热、 相对
合要 求 。
１ 颗粒相变储 能材料
颗粒相变储能材料是 由有机相变材料和颗粒状无机多 孔材料复合而成 ， 制备时将液态有机相变物质渗透到无机多