相變儲能材料
項目簡介相變儲能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一類利用在某一特定溫度下發生物理相態變化以實現能量的存儲和釋放的儲能材料,一般有固- 液、液-氣和固- 固相變三種形式。目前固- 液相變儲能材料的研究和應用最為廣泛,其工作原理為:當環境溫度高于相變溫度時,材料由固態轉變為液態并吸收熱量;而當環境溫度低于相變點時,材料由液態轉變為固態釋放熱量,從而維持環境溫度在適宜水平。在相變過程中材料吸收或釋放的熱量,是材料單一相態溫度變化時吸收或釋放熱量的幾十倍甚至幾百倍。相變儲能材料儲能原理應用范圍 相變儲能材料響應溫度變化所吸收和釋放的是熱能,在能源高效利用和節能保溫領域有著重要的應用價值。如在建筑節能、太陽能利用、電力調峰、可再生能源消納、工業余熱回收、紡織品、冷鏈運輸、醫療健康等方面擁有廣闊的市場前景。項目階段目前主要的有機相變儲能材料產品來源于石油工業的副產物,具有毒性,同時因其不會被生物降解,所以會持續產生污染。研發團隊以國家“973”計劃—“節能領域納米材料機敏特性關鍵科學問題研究”課題的研究成果為基礎,制備出基于天然可再生油脂的相變儲能材料,具有綠色無毒、可降解、儲能密度高等優點。通過對相變儲能材料進行功能化處理,使其進一步具備了高光熱轉換效率及良好的儲熱特性,可高效利用太陽能及環境余熱。知識產權已申請相關專利。調配出的不同溫度的相變材料合作方式1. 可根據實際情況研制具有不同相變溫度的相變儲能材料,滿足各類需求。2. 完成建筑用相變儲能材料產品的中試生產,實現了相變儲能產品的規模化制備,如相變儲能地板產品、相變儲能板材產品、相變儲能粉體(60-80 目)與顆粒產品(5-8mm)等。其中,地板和板材產品可用于室內裝修,粉體和顆粒產品可作為其他建材,如涂料、砂漿、水泥、混凝土等的添加物。3. 將制備的相變儲能板材應用于實際建筑中,取得了很好的控溫節能效果:在北京冬季時,白天室內最多可少升溫6-7℃,且溫度峰值延后近2 小時;夜晚溫度降低時間最多可延遲近6 小時(以降至18℃為限),有效減小了室內溫度波動,并減少約18% 的采暖電能能耗。4. 研制了一套相變蓄熱供暖系統,該系統可將谷電期間的電能轉化為熱能并存儲于相變儲能材料內,在非谷電期間則利用所存儲的熱能實現用戶供暖。該系統有助于電力系統的蓄熱調峰,也可有效降低終端用戶的采暖成本,同時還具有體積小、效率高、節能環保、無噪音、使用壽命長等優點。該系統實際的供暖試驗結果表明,峰電期間僅利用存儲的熱量進行供暖,可使用戶室內平均溫度達到20℃,與市政集中供暖相比,采暖費用可降低約20%。
北京大學
2021-04-11