Resumen de los materiales de almacenamiento de energía de cambio de fase

Materiales para el cambio de fase del almacenamiento de energía:

• Los materiales de cambio de fase para almacenamiento de energía se refieren a sustancias que utilizan el calor latente del cambio de fase para almacenar energía.
• También se conoce como almacenamiento de energía de cambio de fase o almacenamiento de calor, almacenamiento de energía, materiales de almacenamiento de calor, materiales de almacenamiento de energía de calor latente, denominados materiales de cambio de fase.

Características de los materiales de cambio de fase para almacenamiento de energía:

• Los materiales de cambio de fase de almacenamiento de energía tienen las ventajas de una alta densidad de almacenamiento de energía, un pequeño cambio de temperatura en el proceso de absorción y liberación de calor y un fácil control del proceso,y tienen una variedad de materiales y se utilizan ampliamenteLos PCM de almacenamiento de energía tienen la capacidad de cambiar su estado físico y absorber o liberar calor latente dentro de un determinado rango de temperatura.

• Tomando el cambio de fase sólido-líquido como ejemplo, cuando se calienta hasta el punto de fusión, el material de cambio de fase absorbe y almacena una gran cantidad de calor latente durante el proceso de fusión.Cuando se enfría hasta el punto de congelación, el PCM libera calor latente durante el proceso de solidificación.
• Los materiales de almacenamiento de energía para cambios de fase deben tener las siguientes características: no toxicidad, temperatura de cambio de fase adecuada, gran calor latente del cambio de fase, rendimiento estable,buena reversibilidad del cambio de fase, baja tasa de expansión y contracción durante el cambio de fase, excelente conductividad térmica, y bajo precio y fácil disponibilidad de materias primas.

Clasificación de los materiales de cambio de fase para almacenamiento de energía:

• Los materiales de almacenamiento de energía para cambios de fase se pueden dividir en cuatro categorías según la forma de cambio de fase.
• Materiales de cambio de fase sólido-líquido, materiales de cambio de fase sólido-gas, materiales de cambio de fase líquido-gas y materiales de cambio de fase sólido-sólido.El calor latente del cambio de fase entre los materiales de cambio de fase de gas sólido y los materiales de cambio de fase de gas líquido es grande, pero el gran cambio de volumen, la alta presión y la mala conductividad térmica limitan su ámbito de aplicación.el proceso de cambio de fase es lento, y el rango de aplicación es pequeño.
• Los materiales de cambio de fase sólido-líquido tienen las ventajas de un gran calor latente de cambio de fase, un amplio rango de temperatura de cambio de fase y un bajo costo,y son materiales de cambio de fase de almacenamiento de energía con gran valor práctico y tecnología madura, por lo que los materiales de cambio de fase de almacenamiento de energía generalmente se refieren a materiales de cambio de fase sólido-líquido.

• Los materiales de cambio de fase para almacenamiento de energía pueden dividirse en materiales inorgánicos, orgánicos (incluidos los polímeros) y materiales compuestos de cambio de fase según su composición.Los materiales inorgánicos de cambio de fase incluyen principalmente metales y aleaciones, sales hidratadas cristalinas, sales fundidas, etc., que tienen las ventajas de un gran calor latente de cambio de fase, una alta densidad volumétrica de almacenamiento de energía y una gran conductividad térmica,pero tienen las desventajas de un fácil subenfriamiento y separación de fases, contenedor de corrosión y fuga de fase líquida.
• Los materiales orgánicos de cambio de fase incluyen principalmente hidrocarburos alifáticos (parafina, etc.), ácidos grasos, alcoholes, polienoles, etc., que tienen las ventajas de un gran calor latente de cambio de fase,rendimiento estable y bajo coste, pero tienen las desventajas de una baja conductividad térmica, baja densidad, volatilidad y fácil envejecimiento.
• Los materiales compuestos de cambio de fase se refieren principalmente a los materiales orgánicos e inorgánicos de cambio de fase eutéticos para superar las deficiencias de los materiales únicos de cambio de fase inorgánicos u orgánicos,y los más estudiados son los materiales de cambio de fase en forma (SSPCM) y los materiales de cambio de fase microencapsulados (MEPCM).
• Los PCM de almacenamiento de energía se dividen en PCM de alta temperatura (por encima de 250 °C),materiales de cambio de fase a temperatura media (250 a 100 °C) y baja (menos de 100 °C) según el rango de temperatura de cambio de fase.
• Los materiales de almacenamiento de energía de cambio de fase a altas temperaturas se utilizan principalmente en la generación de energía solar térmica concentrada, la recuperación de calor de desechos industriales, los motores de calor a altas temperaturas y otros campos.
• Los materiales de almacenamiento de energía de cambio de fase a temperatura media se utilizan principalmente en la utilización solar térmica, el secado y la deshumidificación y otros campos.Los materiales de almacenamiento de energía con cambios de fase a baja temperatura tienen amplias perspectivas de aplicación en los campos de la conservación de la energía en los edificios, la gestión térmica de los dispositivos electrónicos y el almacenamiento en frío a baja temperatura.

Investigación y desarrollo de materiales de almacenamiento de energía de cambio de fase:

• El diseño, la preparación y la intensificación de materiales de cambio de fase para el almacenamiento de energía son la clave de la investigación y el desarrollo de materiales.Para obtener la temperatura adecuada de cambio de fase y el calor latente del cambio de fase, es necesario sintetizar una variedad de materiales de cambio de fase en materiales de cambio de fase mixtos multicomponentes de acuerdo con una cierta proporción.

• La preparación de materiales de cambio de fase para almacenamiento de energía incluye principalmente métodos mecánicos (carga de materiales de cambio de fase en recipientes), métodos físicos (método de mezcla, método de impregnación,etc..), métodos químicos (método de polimerización de polímeros, método sol-gel, etc.) y el método de microencapsulación.
• Para los materiales de cambio de fase de baja conductividad térmica, es necesario añadir materiales de excelente conductividad térmica (rellenos metálicos, grafito, fibra de carbono, etc.),añadir costillas o encapsulación de cápsulas para reforzarAdemás, la durabilidad y la economía de los PCM de almacenamiento de energía son la clave para su desarrollo de aplicaciones.