Page 46 - 《精细化工》2020年第9期

·1760· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

与无机水合盐的负载情况与可能性，而与其他多孔 （1）目前大多数研究还停留在此类型相变复合
载体不同的是，EV 还具有极低的电导率与阻燃性 材料的初期样品性能测试上，对于长时间工作后整
能，因此，其负载的相变材料还有望应用于绝缘材 体材料的热力学性能（相变潜热、过冷度等）、封装
料及消防等领域，日后可以在有相关要求的行业进 程度（泄露率、失重率等）、实际工作平均寿命及全
一步研究。 程维护成本等方面没有完整的评估，以至于在工业
化的道路上进展缓慢。
表 2 部分无机水合盐/多孔载体相变复合材料热力学性 （2）在几种研究较多的多孔载体已有的成果基
能汇总
Table 2 Summary of thermodynamic properties of partially 础上，扬长避短，进一步地针对各多孔载体独有的
crystallized hydrated salt/porous carrier-based 性质在相关领域进行改进与产品推进（如以 EV 为
phase change composites
载体的相变体系可以针对绝缘及消防等领域继续探
相变潜热/ 相变温度/ 过冷度/ 热导率/ 文献 究），将研究方向精准化，瞄准行业痛点，如电子器
载体种类
（J/g） ℃ ℃ 〔W/(m·K)〕 来源
件绝缘、灭火剂改良等，进行深入研究。
193.01 48.7 — — [45]
（3）探究更多适宜与无机水合盐复合的载体物
海泡石基 257.30 55.0 1.8~2.5 — [48]
质，如高岭土、多孔碳等多孔载体已在有机类相变
122.70 44.8 — — [49]
材料领域被大量研究与应用，而在无机水合盐领域
110.10 29.1 0.3 0.950 [50]
却还处于空白。
硅藻土基 135.10 32.1 0.1 — [51]
（4）探究不同种类多孔载体与无机水合盐承载
79.81 31.2 — — [52]
量之间的关系与原理，得出维持相变芯材优良性能
225.77 30.10 0.6 — [53]
195.00 27.50 8.9 1.703 [54] 前提下的最佳配比，尽量在简化制备生产工艺的前
膨胀石墨基 137.28 89.05 — 3.478 [55] 提下多提升相变复合材料的储能密度，并进一步通
86.48 29.92 — 8.796 [56] 过载体预处理（如活化、酸化等）来延长多孔载体
194.80 56.90 7.8 — [57] 的使用寿命，提升整体相变体系的经济性与使用价
110.30 23.98 0.7 0.192 [20] 值，使其更具市场竞争力。
膨胀蛭石基 112.93 27.86 — — [59] （5）不同种类的多孔载体材料会在一定程度上
97.68 37.68 1.4 0.418 [60] 影响和限制相变芯材的热力学性能，今后还需深入
探究载体本身性质与无机水合盐的作用机理。
表 2 总结了海泡石基、硅藻土基、膨胀石墨基、
膨胀蛭石基的相变复合材料的热力学性能。从表 2 参考文献：
可见，海泡石与膨胀石墨基水合盐复合 PCM 基于基 [1] AFTAB W, HUANG X Y, WU W H, et al. Nanoconfined phase
体水合盐维持更高的相变潜热值，具有较好的热性 change materials for thermal energy applications[J]. Energy &
Environmental Science, 2018, 11: 1392-1424.
能，但过冷度相对其他几种多孔载体复合 PCM 略
[2] ABHAT A. Low temperature latent heat thermal energy storage:
高，可能导致在长时间工况后热性能衰减更大，寿 Heat storage materials[J]. Solar Energy, 1983, 30(4): 313-332.
命不长，此外，膨胀石墨特殊的碳系特性赋予了复 [3] MIRO L, GASIA J, CABEZA L F. Thermal energy storage (TES)
for industrial waste heat (IWH) recovery: A review[J]. Applied
合 PCM 较强的导热性能，有助于后期进一步地拓宽
Energy, 2016, 179: 284-301.
其应用领域；另一方面，硅藻土与膨胀蛭石基水合 [4] WAHID M A, HOSSEINI S E, HUSSEN H M, et al. An overview of
盐复合 PCM 具有更低的相变温度范围，过冷现象被 phase change materials for construction architecture thermal
management in hot and dry climate region[J]. Applied Thermal
大大抑制，但对于此两种多孔载体的相关研究较少， Engineering, 2017, 112(5): 1240-1259.
亟需进一步开发。 [5] ZHAO Y, ZHANG X L, XU X F, et al. Research progress in
nucleation and supercooling induced by phase change materials[J].
3 结语与展望 Journal of Energy Storage, 2020, 27: 101156.
[6] DJEMMA G, CHERIF B, KHELIFA G, et al. Experimental and
numerical study of a solar collector using phase change material as
无机水合盐作为工作温度范围处于中低温类别
heat storage[J]. Journal of Energy Storage, 2020, 27: 101133.
中极具潜力的相变材料，尽管在其实际工程应用中 [7] LUO X H, GUO Q G, TAO Z C, et al. Modified phase change
存在相分离、过冷等问题，但这些问题通过与多孔 materials used for thermal management of a novel solar thermoelectric
generator[J]. Energy Conversion and Management, 2020, 208: 112459.
载体复合的方式能得到一定的缓解与优化，并可能 [8] SANDRA R L D C, JOSE L B D A. Phase change materials and
获得其他方面的性能，以满足各行业的应用需求。 energy efficiency of buildings: A review of knowledge[J]. Journal of
Energy Storage, 2020, 27: 101083.
综上，此类相变复合材料还有待于从以下方面进行
[9] FANG G Y, TANG F, CAO L, et al. Preparation, thermal properties
更深入的研究： and applications of shape-stabilized thermal energy storage materials[J].