Visão geral dos materiais de armazenamento de energia de mudança de fase

Materiais de mudança de fase de armazenamento de energia:

• Os materiais de mudança de fase de armazenamento de energia referem-se a substâncias que utilizam o calor latente da mudança de fase para armazenamento de energia.
• É também conhecido como armazenamento de energia de mudança de fase ou armazenamento de calor, armazenamento de energia, materiais de armazenamento de calor, materiais de armazenamento de energia de calor latente, referidos como materiais de mudança de fase.

Características dos materiais de mudança de fase de armazenamento de energia:

• Os materiais de mudança de fase de armazenamento de energia têm as vantagens de alta densidade de armazenamento de energia, pequena variação de temperatura no processo de absorção e liberação de calor e fácil controlo do processo,e têm uma variedade de materiais e são amplamente utilizadosOs PCM de armazenamento de energia têm a capacidade de alterar o seu estado físico e de absorver ou liberar calor latente dentro de uma determinada faixa de temperatura.

• Tomando como exemplo a mudança de fase sólido-líquido, quando aquecido até o ponto de fusão, o material de mudança de fase absorve e armazena uma grande quantidade de calor latente durante o processo de fusão.Quando arrefecido até o ponto de congelamento, o PCM libera calor latente durante o processo de solidificação.
• Os materiais de armazenamento de energia para mudanças de fase devem ter as seguintes características: não toxicidade, temperatura de mudança de fase adequada, grande calor latente da mudança de fase, desempenho estável,boa reversibilidade da mudança de fase, pequena taxa de expansão e contração durante a mudança de fase, excelente condutividade térmica e baixo preço e fácil disponibilidade de matérias-primas.

Classificação dos materiais de mudança de fase para armazenamento de energia:

• Os materiais de mudança de fase de armazenamento de energia podem ser divididos em quatro categorias de acordo com a forma de mudança de fase.
• Materiais de mudança de fase sólido-líquido, materiais de mudança de fase sólido-gás, materiais de mudança de fase líquido-gás e materiais de mudança de fase sólido-sólido.O calor latente de mudança de fase entre materiais de mudança de fase de gás sólido e materiais de mudança de fase de gás líquido é grande, mas a grande variação de volume, a alta pressão e a baixa condutividade térmica limitam a sua gama de aplicações.O processo de mudança de fase é lento, e a gama de aplicações é pequena.
• Os materiais de mudança de fase sólido-líquido têm as vantagens de grande calor latente de mudança de fase, ampla gama de temperatura de mudança de fase e baixo custo,e são materiais de mudança de fase de armazenamento de energia com grande valor prático e tecnologia madura, de modo que os materiais de mudança de fase de armazenamento de energia referem-se geralmente a materiais de mudança de fase sólido-líquido.

• Os materiais de mudança de fase de armazenamento de energia podem ser divididos em materiais inorgânicos, orgânicos (incluindo polímeros) e materiais compostos de mudança de fase, de acordo com a sua composição.Os materiais inorgânicos de mudança de fase incluem principalmente metais e ligas, sais hidratados cristalinos, sais fundidos, etc., que têm as vantagens de grande calor latente de mudança de fase, alta densidade volumétrica de armazenamento de energia e grande condutividade térmica,Mas têm as desvantagens de fácil subcooling e separação de fase, o recipiente de corrosão e a fuga da fase líquida.
• Os materiais orgânicos de mudança de fase incluem principalmente hidrocarbonetos alifáticos (parafina, etc.), ácidos graxos, álcoois, polienóis, etc., que têm as vantagens de um grande calor latente de mudança de fase,desempenho estável e baixo custo, mas têm as desvantagens de baixa condutividade térmica, baixa densidade, volatilidade e envelhecimento fácil.
• Os materiais compostos de mudança de fase referem-se principalmente aos materiais orgânicos e inorgânicos de mudança de fase eutéticos para superar as deficiências dos materiais únicos de mudança de fase inorgânicos ou orgânicos,e os mais estudados são os materiais de mudança de fase em forma (SSPCM) e os materiais de mudança de fase microencapsulados (MEPCM).
• Os PCM de armazenamento de energia são divididos em PCM de alta temperatura (acima de 250°C),Materiais de mudança de fase de temperatura média (250 a 100 °C) e baixa (abaixo de 100 °C) de acordo com a faixa de temperatura de mudança de fase.
• Os materiais de armazenamento de energia de mudança de fase a altas temperaturas são utilizados principalmente na geração de energia solar térmica concentrada, na recuperação de calor residual industrial, no motor de calor a altas temperaturas e noutros campos.
• Os materiais de armazenamento de energia de mudança de fase de temperatura média são utilizados principalmente na utilização solar térmica, secagem e desumidificação e outros campos;Os materiais de armazenamento de energia com mudança de fase a baixa temperatura têm amplas perspectivas de aplicação nos domínios da conservação de energia dos edifícios, gestão térmica de dispositivos eletrónicos e armazenagem a baixa temperatura.

Investigação e desenvolvimento de materiais de armazenamento de energia de mudança de fase:

• A concepção, preparação e intensificação de materiais de mudança de fase de armazenamento de energia são a chave para a investigação e desenvolvimento de materiais.Para obter a temperatura de mudança de fase e o calor latente adequados da mudança de fase, é necessário sintetizar uma variedade de materiais de mudança de fase em materiais de mudança de fase mistos multicomponentes de acordo com uma certa proporção.

• A preparação de materiais de mudança de fase de armazenamento de energia inclui principalmente métodos mecânicos (carregamento de materiais de mudança de fase em recipientes), métodos físicos (método de mistura, método de impregnação,etc..), métodos químicos (método de polimerização de polímeros, método sol-gel, etc.) e método de microencapsulamento.
• Para materiais de mudança de fase de baixa condutividade térmica, é necessário adicionar materiais de excelente condutividade térmica (enchimentos metálicos, grafite, fibra de carbono, etc.),adicionar costelas ou encapsulamento de cápsulas para reforçoAlém disso, a durabilidade e a economia dos PCM de armazenamento de energia são a chave para o seu desenvolvimento de aplicação.