相变材料

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相变储能材料及知识问答

一、相变技术

相变技术是一种新型的节能技术,它可以将低温热量转化为高温热量从而实现能源的高效利用。该技术的核心是相变材料,它可以在温度变化时吸收或释放大量的热量,从而实现热量的储存和释放。


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二、相变材料

在物相变化过程中,可以与外界环境进行能量交换(从外界环境吸收热量或者向外界环境放出热量),从而达到控制环境温度和利用能量目的的材料相变材料吸收热量从固态变为液态,当释放热量时,由液态变为固态。相变材料在熔化或凝固过程中虽然温度不变,但吸收或释放的潜热却相当大。伴随材料的相变过程,能量相应地被储存与释放。与显热储能相比,相变材料具有储能密度高、体积小、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点。


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图为生物相变储能材料

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图为复合高分子相变储能材料


自主知识产权--复合高分子相变储能材料

复合高分子相变储能材料是中低温储热领域的主要材料,通过结晶水的脱除和结合实现热能的存储和释放。高端复合相变储能材料的相变点5°C~100°C,导热系数0.75W/(m·K)储热密度为为200J~700 J/cm3单位体积储热密度可达350kJ/L以上。


产品代号/性能参数
相变温度(℃)单位潜热值(j/g)
GPCMCOM-7.5-LID≥7.5
253
GPCMCOM-18-LID≥18224
GPCMCOM-58-LID≥58280

注明:上述参数为实验室测试结果,工业应用时参数可能发生变化,最终以实际参数为准。


自主知识产权--生物相变储能材料

高端生物相变储能材料是提取动植物脂肪作为原料,通过二元合成形成熔融共晶混合脂肪醇”相变材料。由于该相变储能材料具有合适的相变温度、潜热高、无过冷现象、无毒、无腐蚀性、分子稳定性和热稳定性好等优点,可用于采暖蓄热、热水蓄热等应用场景。


产品代号/性能参数
相变温度(℃)单位潜热值(j/g)
GPCMORG-58-ADJ≥58
240.5
GPCMORG-65-ADJ≥65224.5

注明:上述参数为实验室测试结果,工业应用时参数可能发生变化,最终以实际参数为准。


三、相变储能材料性能

企业拥有一套先进材料制备和性能测试的标准设备,基于高端复合相变储能材料技术研发出来的超级储热材料,在-20C-120C温度范围全覆盖具有精准控温、超高储能密度、循环稳定和安全环保等特点,并成功通过6500次循环,对材料的稳定性、腐蚀性、经口毒、皮肤刺激性及ROHS认证等通过第三方测试,可以保证20年安全使用寿命。

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  1. 性能稳定-20年以上使用寿命;

  2. 安全环保-安全无毒,生产及使用过程无任何排放;

  3. 温度定制-可选范围-20°C~120C;

  4. 超高储能密度-可达水的50倍。


四、相变储能材料知识问答

(一)什么是相变材料?

相变材料(PCM - Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。


(二)相变材料分为几大类?

根据相变温度,相变材料可分为低温相变材料(<100℃)、中温相变材料(100~300℃)和高温相变材料(>300℃)。低温相变材料主要是由有机相变材料组成,如石蜡、脂肪酸及其衍生物类、多元醇、聚乙烯类等。

目前,低温相变材料在建筑物温度调控领域较为广泛的应用。中高温相变材料主要由无机相变材料组成,大致分为无机盐类和合金类,其中无机盐相变材料具有更大的储热温区和更便宜的价格,因而在中高温储热领域具有更大的优势。


(三)相变材料有什么特性?

1、较高的相变储热;2、合适的相变温度;3、较高的比热容;4、较高的导热系数;5、较高的循环稳定性;6、较弱的腐蚀性;7、较高的热稳定性;8、较小的体积膨胀率;9、无相分离和过冷现象;10、安全性高;11、低成本


(四)什么是有机相变材料?

有机相变材料大多为中低温储热材料,主要有醇类、石蜡、脂肪酸、芳香烃类及高分子聚合材料等,相变储热约150~240KJ/KG。

材料名称

相变温度(℃)

相变储热(kJ·kg⁻¹)

比热容kJ·(kg·K)-1

密度(kg·m-3)

导热系数W·(m·K)-1

正十六烷(C16H34)

16.7~18.1

236~237

2.11

885

0.15

正二十烷(C₂₀H₄₂)

36.7

247

2.21

785

0.15

月桂酸 (C12H24O2)

44

177.4

1.7

1007

0.147

棕榈酸(C16H32O2)

64

185.4

1.9

989

0.162

赤薛糖醇(C₄HO₄)

117~118

315~344

1.383

1480

0.733

木糖醇 ( C5H12O5)

92.7~94.5

232~263.3

/

1520

/

有机类储热材料具有单位质量储热密度高、循环稳定性好、固态成型好、化学性质稳定、过冷度小、腐蚀性低、热稳定性较好、不存在相分离与过冷、成本较低等优点;但是其单位体积储热密度低、相变点较低、导热系数小、密度较小且部分材料存在一定的毒性,不适于高温场合使用。其热物性参数见下表


(五)什么是无机相变材料?

无机相变材料又被称为无机水合盐,是带有结晶水的无机材料,通常以MnH2O来表示无机相变材料具有体积储热密度大、导热系数较高、价格低等优点。


(六)什么是结晶水合盐?

结晶水合盐(分子式:AB·nH2O,AB表示一种无机盐,n是结晶水的数目)是中低温储热领域的主要材料,通过结晶水的脱除和结合实现热能的存储和释放。结晶水合盐的相变点一般在100℃以下,导热系数在0.5 W/(m·K),左右储热密度一般为200~700 J/cm3,单位体积储热密度可达350 kJ/L以上,具有较高的储热能力和导热系数。其适用范围广、材料易得且成本较低,常应用于建筑物的保温材料和热水系统等。结晶水合盐包括碱和碱土金属的卤化硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐等,其热物性参数见下表:

 材料名称

相变温度(℃)

相变储热(kJ·kg¹)

比热容kJ·(kg·K)-1

密度(kg·m-3)

导热系数W·(m·K)-1

 CaCl₂ ·6HO

27.45~30

161.15~192

1.4

1682 ~1802

1.088

 Zn(NO)₂ ·6HO

 36~36.4

134 ~   258

1.34

1937 ~   2065

0.464~0.469

  NaSO₃ ·5HO

 45~51.3

200~217.2

1.46

1720~1730

/

 CH3COONa·3HO

58

226

/

1450

/

  Ba(OH)2·8HO

78

265.7~301

1.255

1690~1720

1.17

 MgCl₂ ·6HO

 115~117

165~172

1.75~2.25

1560~1570

0.694~0.704


(七)什么是熔融盐相变储能材料?

无机熔融盐是中高温领域的主要储热材料,具有潜热密度大、温度涵盖范围广、成本低、热稳定性好、易于控制和管理、饱和蒸汽压低等优点,在太阳能发电及工业余热利用等领域已初步应用。常用的熔融盐有碳酸盐、氯化盐、硝酸盐、氟化盐,其中硝酸盐相较于其他类熔融盐,具有熔点低、价格低、腐蚀性小等优点,已广泛应用。熔融盐的热物性能如下表。

材料名称

熔点

(℃)

潜热

(kJ·kg-1

导热系数

w·(m·k)-1

密度

(kg·m-3)

NaNO

307

 172

0.5

2260

KNO

333

 266

0.5

2110

NaOH

323

  17

/

2130

KOH

380

149.7

/

2044

NaCl

802

466.7

5

2160

KCO

897

235.8

2

2290

NaCO

854

275.7

2

2533

KF

857

 452

/

2370

NaF

996

 794

/

2558


(八)生物相变储能材料主要成分是什么?

生物相变储能材料是提取动植物脂肪为原料,通过二元及多元成分合成,形成“ 熔融共晶混合脂肪醇 ”相变材料。由于该相变储能材料具有合适的相变温度、潜热高、无过冷现象、无毒、无腐蚀性、分子稳定性和热稳定性好等优点,可用于蓄冷、蓄热等多种应用场景。


(九)复合高分子相变储能材料主要成分是什么?

复合高分子相变储能材料是中低温储热领域的主要材料,通过结晶水的脱除和结合实现热能的存储和释放。复合相变储能材料的相变点5℃~100℃,导热系数0.5 W/(m·K),储热密度为为200J~700 J/cm3,单位体积储热密度可达350 kJ/L以上。


(十)相变材料的使用寿命有多久?损耗周期是多久?

经过权威机构检测,充放6000次,性能损耗不高于5%


(十一)相变材料是否对环境有害,在使用途中是否会释放有害物质?

相变材料通过物理相变达到储能的目的,无化学反应,相变过程中释放冷量或热量,不额外释放任何物质,对环境无害,绿色0污染。


(十二)材料的相变温度范围是多少,是否可以精准定制?

目前相变材料的相变温度可在-20℃至120℃区间定制,除标准的58℃和7.5℃材料以外,其余定制价格另议。


(十三)储能芯的材质什么?各储能芯材质的区别是什么?

储能芯按照材质分为PP材质和铝制材质,选择时根据不同温度、压力、流速、充放冷(热)时间选择不同材质的储能芯。


(十四)相变材料采用什么方式灌装及运输?

7.5℃相变储能材料由于是粘稠液体,一般采用屯桶或者容器灌装运输。58℃相变储能材料在常温下为固体,一般采用吨袋包装运输。


(十五)相变储能材料是否可以委托灌装或者封装?

由于相变储能材料为合成材料,不宜长时间暴露于空气中,为保证相变点和潜热值不发生变化,建议订货单位订购成品储能芯(含相变材料)。


(十六)是否可以委托加工定制?

企业可根据客服的需求(相变点、封装工艺)进行产品定制。



全国免费热线:400-000-9295

                         19942298631

                         15696530662

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