Τα υλικά αλλαγής φάσης (PCM) μπορούν να χωριστούν σε διάφορες κατηγορίες με βάση τη χημική τους σύνθεση και τα χαρακτηριστικά αλλαγής φάσης, καθεμία με συγκεκριμένα πλεονεκτήματα και περιορισμούς εφαρμογής.Αυτά τα υλικά περιλαμβάνουν κυρίως οργανικά PCM, ανόργανα PCM, PCM με βάση βιολογικά και σύνθετα PCM.Ακολουθεί μια λεπτομερής εισαγωγή στα χαρακτηριστικά κάθε τύπου υλικού αλλαγής φάσης:
1. Οργανικά υλικά αλλαγής φάσης
Τα οργανικά υλικά αλλαγής φάσης περιλαμβάνουν κυρίως δύο τύπους: παραφίνη και λιπαρά οξέα.
-Παραφίνη:
-Χαρακτηριστικά: Υψηλή χημική σταθερότητα, καλή επαναχρησιμοποίηση και εύκολη ρύθμιση του σημείου τήξης αλλάζοντας το μήκος των μοριακών αλυσίδων.
-Μειονέκτημα: Η θερμική αγωγιμότητα είναι χαμηλή και μπορεί να χρειαστεί να προστεθούν θερμικά αγώγιμα υλικά για να βελτιωθεί η ταχύτητα θερμικής απόκρισης.
-Λιπαρά οξέα:
-Χαρακτηριστικά: Έχει υψηλότερη λανθάνουσα θερμότητα από την παραφίνη και ευρεία κάλυψη σημείου τήξης, κατάλληλο για διάφορες απαιτήσεις θερμοκρασίας.
-Μειονεκτήματα: Ορισμένα λιπαρά οξέα μπορεί να υποστούν διαχωρισμό φάσεων και είναι πιο ακριβά από την παραφίνη.
2. Ανόργανα υλικά αλλαγής φάσης
Τα ανόργανα υλικά αλλαγής φάσης περιλαμβάνουν αλατούχα διαλύματα και άλατα μετάλλων.
- Διάλυμα θαλασσινού νερού:
-Χαρακτηριστικά: Καλή θερμική σταθερότητα, υψηλή λανθάνουσα θερμότητα και χαμηλό κόστος.
-Μειονεκτήματα: Κατά την κατάψυξη, μπορεί να προκύψει αποκόλληση και είναι διαβρωτικό, απαιτώντας υλικά δοχείων.
- Άλατα μετάλλων:
-Χαρακτηριστικά: Υψηλή θερμοκρασία μετάβασης φάσης, κατάλληλη για αποθήκευση θερμικής ενέργειας σε υψηλή θερμοκρασία.
-Μειονεκτήματα: Υπάρχουν επίσης προβλήματα διάβρωσης και μπορεί να προκληθεί υποβάθμιση της απόδοσης λόγω επαναλαμβανόμενης τήξης και στερεοποίησης.
3. Βιοβασισμένα υλικά αλλαγής φάσης
Τα βιολογικά υλικά αλλαγής φάσης είναι PCM που εξάγονται από τη φύση ή συντίθενται μέσω βιοτεχνολογίας.
-Χαρακτηριστικά:
-Φιλικό προς το περιβάλλον, βιοδιασπώμενο, απαλλαγμένο από βλαβερές ουσίες, καλύπτοντας τις ανάγκες της αειφόρου ανάπτυξης.
-Μπορεί να εξαχθεί από φυτικές ή ζωικές πρώτες ύλες, όπως φυτικό έλαιο και ζωικό λίπος.
-Μειονεκτήματα:
-Μπορεί να υπάρχουν ζητήματα με υψηλό κόστος και περιορισμούς πηγής.
-Η θερμική σταθερότητα και η θερμική αγωγιμότητα είναι χαμηλότερες από τα παραδοσιακά PCM και ενδέχεται να απαιτούν τροποποίηση ή υποστήριξη σύνθετου υλικού.
4. Σύνθετα υλικά αλλαγής φάσης
Τα σύνθετα υλικά αλλαγής φάσης συνδυάζουν PCM με άλλα υλικά (όπως θερμικά αγώγιμα υλικά, υλικά υποστήριξης κ.λπ.) για να βελτιώσουν ορισμένες ιδιότητες των υπαρχόντων PCM.
-Χαρακτηριστικά:
-Συνδυάζοντας με υλικά υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, η ταχύτητα θερμικής απόκρισης και η θερμική σταθερότητα μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά.
-Η προσαρμογή μπορεί να γίνει για την κάλυψη συγκεκριμένων απαιτήσεων εφαρμογής, όπως η ενίσχυση της μηχανικής αντοχής ή η βελτίωση της θερμικής σταθερότητας.
-Μειονεκτήματα:
-Η διαδικασία προετοιμασίας μπορεί να είναι πολύπλοκη και δαπανηρή.
-Απαιτούνται ακριβείς τεχνικές αντιστοίχισης και επεξεργασίας υλικού.
Αυτά τα υλικά αλλαγής φάσης έχουν το καθένα τα μοναδικά πλεονεκτήματα και τα σενάρια εφαρμογής τους.Η επιλογή του κατάλληλου τύπου PCM εξαρτάται συνήθως από τις απαιτήσεις θερμοκρασίας της συγκεκριμένης εφαρμογής, τον προϋπολογισμό κόστους, τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και την αναμενόμενη διάρκεια ζωής.Με την εμβάθυνση της έρευνας και την ανάπτυξη της τεχνολογίας, η ανάπτυξη υλικών αλλαγής φάσης
Το πεδίο εφαρμογής αναμένεται να επεκταθεί περαιτέρω, ειδικά στην αποθήκευση ενέργειας και στη διαχείριση θερμοκρασίας.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-20-2024