Materiály fázové změny (PCMS) se široce používají hlavně proto, že poskytují jedinečná a efektivní řešení při řízení energie, kontrole teploty a ochraně životního prostředí. Níže je podrobné vysvětlení hlavních důvodů pro použití materiálů pro změnu fáze:
1. Efektivní skladování energie
Během procesu změny fázové změny mohou materiály absorbovat nebo uvolnit velké množství tepelné energie. Tato charakteristika z nich činí efektivní média pro skladování tepelné energie. Například, když je během dne dostatečné sluneční záření, mohou materiály pro změnu fáze absorbovat a ukládat tepelnou energii; V noci nebo za chladného počasí mohou tyto materiály uvolnit uloženou tepelnou energii, aby se udržela teplo prostředí.
2. Stabilní kontrola teploty
V bodě fázového přechodu mohou materiály změny fáze absorbovat nebo uvolňovat teplo při téměř konstantních teplotách. Díky tomu je PCM velmi vhodné pro aplikace, které vyžadují přesnou kontrolu teploty, jako je farmaceutická přeprava, tepelná správa elektronických zařízení a regulace vnitřní teploty v budovách. V těchto aplikacích pomáhají materiály pro změnu fáze snížit spotřebu energie a zlepšit celkovou účinnost systému.
3. Zlepšit energetickou účinnost a snížit spotřebu energie
V oblasti architektury může integrace materiálů změny fáze do stavebních struktur výrazně zlepšit energetickou účinnost. Tyto materiály mohou během dne absorbovat přebytečné teplo, což snižuje zátěž v klimatizaci; V noci uvolňuje teplo a snižuje poptávku vytápění. Tato funkce přirozené tepelné regulace snižuje spoléhání se na tradiční zařízení pro vytápění a chlazení, čímž se snižuje spotřebu energie.
4. Ekologické
Materiály změny fáze se skládají hlavně z organických materiálů nebo anorganických solí, z nichž většina je šetrná k životnímu prostředí a recyklovatelná. Používání PCM může pomoci snížit emise skleníkových plynů a spotřebu fosilních paliv, přispět k ochraně životního prostředí a dosažení cílů udržitelného rozvoje.
5. Zlepšit výkon a pohodlí produktu
Použití materiálů pro změnu fázové změny ve spotřebních výrobcích, jako je oblečení, matrace nebo nábytek, může poskytnout další pohodlí. Například použití PCMS v oděvu může regulovat teplo podle změn teploty tělesné úrovně a udržovat pohodlnou teplotu pro nositele. Jeho použití v matraci může v noci poskytnout ideálnější teplotu spánku.
6. Flexibilita a přizpůsobivost
Materiály změny fázové změny mohou být navrženy v různých tvarech a velikostech tak, aby splňovaly různé požadavky na aplikaci. Mohou být vyrobeny na částice, filmy nebo integrovány do jiných materiálů, jako je beton nebo plast, což poskytuje vysokou míru flexibility a přizpůsobivosti pro použití.
7. Zlepšit ekonomické přínosy
Ačkoli počáteční investice do materiálů změny fázové změny může být vysoká, jejich dlouhodobé přínosy při zlepšování energetické účinnosti a snížení provozních nákladů jsou významné. Snížením spoléhání na tradiční energii mohou materiály pro změnu fáze pomoci snížit náklady na energii a zajistit ekonomické výnosy.
Stručně řečeno, použití materiálů pro změnu fázové změny může poskytnout účinná řešení tepelného řízení, zvýšit funkčnost a pohodlí produktu a pomoci podpořit udržitelný rozvoj
Několik hlavních klasifikací a jejich příslušné vlastnosti materiálů změny fáze
Materiály fázové změny (PCMS) lze rozdělit do několika kategorií na základě jejich chemického složení a charakteristik změny fáze, z nichž každá má specifické aplikace a omezení. Tyto materiály zahrnují hlavně organické PCM, anorganické PCM, biologické PCM a kompozitní PCM. Níže je podrobný úvod do charakteristik každého typu materiálu změny fázové změny:
1. Materiály změny organické fáze
Materiály změny organické fáze zahrnují hlavně dva typy: parafin a mastné kyseliny.
-Parafín:
-Features: Vysoká chemická stabilita, dobrá opakovatelnost a snadné nastavení bodu tání změnou délky molekulárních řetězců.
-Disadvantage: Tepelná vodivost je nízká a může být nutné přidat tepelné vodivé materiály ke zlepšení rychlosti tepelné odezvy.
-Matební kyseliny:
-Features: Má vyšší latentní teplo než parafin a široké pokrytí bodu tání, vhodné pro různé požadavky na teplotu.
-Disadvanty: Některé mastné kyseliny mohou podléhat separaci fáze a jsou dražší než parafin.
2. Materiály změny anorganické fáze
Mezi materiály pro změnu anorganické fáze patří roztoky solných roztoků a kovové soli.
-Salt Water roztok:
-Features: Dobrá tepelná stabilita, vysoké latentní teplo a nízké náklady.
-Disadvanty: Během zmrazení může dojít k delaminaci a je to korozivní a vyžaduje kontejnerové materiály.
-Metální soli:
-Features: vysoká fázová teplota přechodu, vhodná pro skladování tepelné energie s vysokou teplotou.
-DisadvantAges: Existují také problémy s korozí a může dojít k degradaci výkonu v důsledku opakovaného tání a tuhnutí.
3. Materiály změny fáze biobased
Materiály pro změnu fáze biobased jsou PCM extrahované z přírody nebo syntetizované biotechnologií.
-Features:
-Environmentamentně přátelské, biologicky rozložitelné, bez škodlivých látek, uspokojování potřeb udržitelného rozvoje.
-Může být extrahováno z rostlinných nebo zvířecích surovin, jako je rostlinný olej a tuk zvířat.
-DisadvantAges:
-Mohou existovat problémy s vysokými náklady a omezeními zdroje.
-Tepelná stabilita a tepelná vodivost jsou nižší než tradiční PCM a mohou vyžadovat modifikaci nebo podporu kompozitního materiálu.
4. Materiály kompozitní fázové změny
Materiály kompozitní fáze kombinují PCM s jinými materiály (jako jsou tepelné vodivé materiály, podpůrné materiály atd.) Pro zlepšení určitých vlastností stávajících PCM.
-Features:
-Kombinací s vysokou tepelnou vodivostí lze výrazně zlepšit rychlost tepelné odezvy a tepelnou stabilitou.
-Customizace může být provedena tak, aby splňovala specifické požadavky na aplikaci, jako je zvýšení mechanické pevnosti nebo zlepšení tepelné stability.
-DisadvantAges:
-Proces přípravy může být složitý a nákladný.
-Je vyžadováno přesné techniky přizpůsobení a zpracování materiálu.
Každý z těchto materiálů s fázovou změnou má své jedinečné výhody a scénáře aplikací. Výběr příslušného typu PCM obvykle závisí na požadavcích na teplotu specifických aplikací, rozpočtu na náklady, úvahách o dopadu na životní prostředí a očekávané životnosti. S prohloubení výzkumu a vývojem technologie, vývoj materiálů fázové změny
Očekává se, že rozsah aplikací se dále rozšíří, zejména při řízení energie a řízení teploty.
Jaký je rozdíl mezi materiály pro změnu organické fáze a materiály nekonečné změny fáze?
Materiály pro změnu organické fáze, PCM a materiály pro změnu anorganické fáze jsou jak technologie používané pro skladování energie a kontrolu teploty, které absorbují nebo uvolňují teplo převedením mezi pevnými a kapalnými stavy. Každý z těchto dvou typů materiálů má své vlastní vlastnosti a oblasti aplikací a následující jsou některé z hlavních rozdílů mezi nimi:
1. Chemické složení:
-Organická fázová změna materiálů: hlavně včetně parafinu a mastných kyselin. Tyto materiály mají obvykle dobrou chemickou stabilitu a během procesů tání a tuhnutí se nebudou rozkládat.
-Norganická změna fáze: včetně roztoků solného roztoku, kovů a solí. Tento typ materiálu má širokou škálu tání a vhodný bod tání lze vybrat podle potřeb.
2. Tepelný výkon:
-Organická změna fáze: Obvykle mají nižší tepelnou vodivost, ale vyšší latentní teplo během tání a tuhnutí, což znamená, že během změny fáze mohou absorbovat nebo uvolnit velké množství tepla.
-Sonorganická změna fáze: Naproti tomu tyto materiály mají obvykle vyšší tepelnou vodivost, což umožňuje rychlejší přenos tepla, ale jejich latentní teplo může být nižší než organické materiály.
3.. Stabilita cyklu:
-Organická změna fáze: mít dobrou stabilitu cyklistiky a vydržet více procesy tání a tuhnutí bez významné degradace nebo změny výkonu.
-Norganická změna fáze: mohou vykazovat určité rozklady nebo degradaci výkonu po více tepelných cyklech, zejména ty materiály, které jsou náchylné k krystalizaci.
4. Náklady a dostupnost:
-Organické materiály pro změnu fáze: Obvykle jsou drahé, ale vzhledem k jejich stabilitě a účinnosti mohou být jejich dlouhodobé náklady na použití relativně nízké.
-Sonorganická změna fáze: Tyto materiály jsou obvykle nízkonákladová a snadno se produkují ve velkém měřítku, ale mohou vyžadovat častější výměnu nebo údržbu.
5. Oblasti aplikací:
-Organické materiály pro změnu fáze: Vzhledem k jejich stabilitě a dobrým chemickým vlastnostem se často používají při regulaci teploty budov, oblečení, podestýlky a dalších polí.
-Sonorganická změna fáze: Obvykle se používají v průmyslových aplikacích, jako jsou systémy pro skladování tepelné energie a systémy pro zotavení tepla odpadního tepla, které mohou využívat jejich vysokou tepelnou vodivost a rozsah tání.
Stručně řečeno, při výběru ekologických nebo anorganických materiálů pro změnu fáze je třeba zvážit faktory, jako jsou specifické požadavky na aplikaci, rozpočet a očekávaný tepelný výkon. Každý materiál má své jedinečné výhody a omezení, vhodné pro různé scénáře aplikací.
Čas příspěvku: 28-2024