相变微胶囊储能材料原理特性及作用

随着环境污染和能源危机的日益加剧，发展清洁能源显得尤为重要。太阳能作为一种清洁能源已引起广泛关注。过去几十年，光伏产业也发展迅速，但光电转换效率还很低，太阳能利用率不高。照射在地球上的太阳光，大部分都转化为热能。果能充分利用这部分热能，将大大提高太阳能的利用率。
相变储能是相变材料储存热能的最有效方法之一。相变材料是指在恒温相变过程中能吸收或释放大量热能的材料。水是最常见的相变材料。1千克0°C的水转化为1千克0°C的冰将释放333千焦的热量，足以将1千克水从1°C加热到80°C。与显热储能相比，相变储能具有更高的储热能力和等温特性。
相变材料可分为无机相变材料和有机相变材料。有机相变材料与无机相变材料相比，具有自核、共熔、无相分离、低过冷度等优点，具有良好的应用前景。然而，有机相变材料的体积变化大、泄漏和导热系数低等问题限制了其应用。相变材料的微胶囊化是目前最常用的方法之一，即将相变材料封装在壳内。这不仅能有效防止泄漏问题，提高其稳定性，还能显著增加相变材料与基体材料的接触面积，从而改善热传导。

许多高分子材料被用作包覆相变材料微胶囊的外壳材料，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、脲醛树脂和三聚氰胺树脂。微胶囊化技术常用的技术方法有原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法、溶胶—凝胶法等。但这些反应需要大量的表面活性剂，反应过程相对复杂，不符合绿色生产的要求。
相变材料微胶囊在传热流体中的应用。
相变材料可分为有机相变材料和无机相变材料。也可分为水合盐（水合盐）相变材料和蜡（石蜡）相变材料。
我们最常见的相变材料是水，它在0°C的温度下从液体变为固体（冻结）。当温度超过0°C时，水从固体变成液体（溶解）。在冻结过程中吸收和储存了大量的冷能，在熔化过程中吸收了大量的热能。冰的量（体积）越大，溶解过程所需的时间就越长。这是相变材料最典型的例子之一。
相变材料在电采暖行业的应用，是传统电采暖向节能电采暖的一次革命性变革。相变热电加热器就是其中的代表产品之一。与传统的电加热器相比，不需要表的扩展。您可以享受24小时供暖。
从上面的例子可以看出，相变材料实际上可以起到储能的作用。这一特点在节能和温度控制等领域具有重要意义。因此，相变材料及其应用已成为广泛的研究。

有机相变材料和无机相变材料应用于建筑材料时，最大的区别在于耐久性和耐火性的不同，而后者通常优于前者。
相变材料微胶囊悬浮液是由相变材料微胶囊和单相传热流体混合而成的固液多相流体。与普通单一传热流体相比，这种多相混合流体具有更大的表观比热，相变微胶囊具有非常大的比表面积。对于粒径为10μm的微胶囊，比表面积达到0.3㎡/克此外，由于相变颗粒对流体流动和传热的影响，传热流体和流道壁的传热能力可以显著增加。另一方面，在保证相同传热能力的条件下，相变材料微胶囊悬浮液可以减小换热器和管道的尺寸，降低电耗，在节约资源和能源方面有很大优势。相变材料微胶囊悬浮液在应用过程中要求具有较高的潜热值、比热值和导热系数。此外，相变过程中的体积变化应小、无毒、无腐蚀、高稳定性和长寿命等。

审核编辑黄宇