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　　主讲嘉宾

　　张进，1985年生，山西朔州人，山西大同大学化学与环境工程学院副教授，材料学博士。主要从事精细化工产品开发及功能材料制备和理论方向的研究，目前在水性防腐涂料、储热材料、超疏水材料和环氧树脂基复合材料方面开展了大量研究工作。

　　5 核心提示常用有机类相变储热材料

　　相变类储热材料具有除热密度高、充放热过程中温度变化较小等优点，受到广泛关注。目前相变类储热材料主要分为有机类和无机类。无机类材料包括结晶水合盐、熔融盐、金属以及水、硅等其它材料。有机类包括石蜡类、脂酸类以及其它有机相变材料。

　　有机类相变储热材料主要包括石蜡、酯酸及多元醇，这类相变材料在固体状态时成型性较好，无析出现象，虽有弱过冷但不影响使用，且性能稳定，无腐蚀性，所以与建筑材料相结合时多采用这类相变材料。这类相变材料的缺点是导热系数较小，密度小，单位体积贮热能力不大。以上相变材料因固液转变或升华（多元醇）等原因，在使用过程中必须借助密封容器，这不仅会增加传热热阻，而且使得相变贮热单元的成本大大提高。

　　石蜡的化学活性较低，化学性质稳定，且石蜡的软化温度低，凝固时体积减小，表面硬度低。脂肪酸的融化热与石蜡相比要低一些，其融化-凝固过程可逆，且来源丰富，作为相变储热材料具有良好的发展前景。

　　6 核心提示常用无机类相变储热材料

　　在无机类相变储热材料中，结晶水合盐是中常温相变贮能中最常用的一大类相变材料，其特点是：使用范围广、价格便宜、导热系数与相变潜热较大、密度大、单位体积贮热量大。但是存在过冷和析晶的问题。

　　所谓过冷是指液态相变材料冷却到“凝固点”时并不结晶，而需冷却到“凝固点”以下一定温度时才开始结晶的现象。相变材料凝固前的过冷状态是物质结构亚稳状态,这一状态实际上是相变物质结晶前的冷量储备过程。一般一级相变的相变材料结晶前或多或少都有过冷存在，但以结晶水合盐最为严重，若不消除，会影响相变贮能系统的性能。所谓析晶是指经加热-冷却循环后盐与水的分离现象，这使得相变材料的潜热迅速衰退，扩散速度低于晶体生长速度。析晶和过冷现象长期以来一直是水合盐类相变贮热技术需要解决的最主要的难题。

　　7 核心提示熔融盐类相变材料

　　熔融盐类相变材料一般由碱金属的氟化物、氯化物、硝酸盐、碳酸盐等组成，可以是单组分、双组分或多组分的混合物。一般应用于中高温领域，在吸收、储存了热量后，足够为其它设备或应用场合提供热动力，可以应用于小功率电站、太阳能发电、工业余热回收等方面。其中，两种或两种以上的物质组成的具有最低融点的混合物称为低共熔、共晶混合物，具有和纯净物一样明显的融点——共晶点，在可逆的固-液相变中始终保持相同的成分。这一类相变材料种类繁多，但相应的数据比较缺乏，据已有的少量数据看，这类材料的潜热值一般偏小。

　　碳酸盐价格不高，熔解热大，腐蚀性小，密度大，是很有希望的相变材料。碳酸盐按不同比例混合可以得到不同熔点的共晶混合物。其中，碳酸钾和碳酸钠共晶混合物是很有应用前景的碳酸盐混合物。碳酸盐的缺点是熔点较高而且液态碳酸盐的黏度大，有些碳酸盐容易分解，这就限制了碳酸盐的广泛应用。

　　氯化物种类繁多，价格一般都很便宜，可以按要求制成不同熔点的混合盐，而且相变潜热比较大。氯化物作为熔融盐缺点是其工作温度上限较难确定，而且大多腐蚀性强。

　　氟化物主要为碱金属及碱土金属氟化物，是非含水盐。由于氟化物常具有很高的熔点及很大的熔融潜热，所以它们常常作为高温型储热材料使用。熔融状态氟化物具有蒸气压力低，传热性能好，与空气、水都不发生剧烈反应，和金属容器材料的相容性较好等优点。它的缺点主要有两点：一是由液相转变为固相时体积形变大，二是热导率低。

　　硝酸盐在冶金工业中常用于钢和轻合金的处理，大多数硝酸盐的熔点在300℃左右。主要的优点是价格低、腐蚀性小及在500℃以下不会分解。对混合硝酸盐熔盐的研究比较成熟，目前已成功应用在太阳能热发电系统中。

　　金属合金材料导热系数是其它相变储热材料的几十倍到几百倍，而且具有储热密度大、热循环稳定性好等优点，发展潜力巨大。但在高温条件下，金属合金液态腐蚀性强，导致与容器材料相容性差，成为了限制其实际应用的最大原因。

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