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６１２０１２年增刊Ⅰ（４３）卷
有机／复合相变储能材料研究进展＊

于欣，胡晓峰，黄占华
（东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨１５００４０）

摘要：相变储能材料在相变过程中实现能量的储相变材料按照成分可以分为无机相变材料、有机
存或释放，这种材料因具有优良的性能而成为近年来相变材料和复合相变材料。无机相变材料有带结晶水
研究的热点主要介绍了相变材料的分类性质以及盐类熔融盐和金属合金类等如
。、、，Ｎａ２ＳＯ４·１０Ｈ２Ｏ、
评价标准着重讨论了有机复合相变材料的一些常见等有机相变材料主要
，／Ｇｅ１Ｓｂ２Ｔｅ４、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｚｎ。
的制备方法，如原位聚合法、界面聚合法、喷雾干燥法、有长链烃类、醇类、芳香烃、有机酸酯类等，如石蜡、聚
多孔材料吸附法和溶胶－凝胶法等。概括了相变材料乙二醇、聚氨酯等。复合相变材料多指两种或多种材
在太阳能利用、建筑材料、空调蓄冷、工业余热回收和料之间的复合。复合相变材料能够克服单一某物质存
军事伪装隐身等方面的应用研究，并提出了相变材料在的性能不足，同时往往还赋予材料一些新的优异性
研究的未来发展趋势。能。
关键词：相变材料；储能；制备方法；应用在实际应用中，相变材料要有较大的相变潜热，较
中图分类号：Ｏ６３１；ＴＱ０２８．８文献标识码：Ａ好的热稳定性和化学稳定性，较小的过冷度，无相分离
文章编号：１００１－９７３１（２０１２）增刊Ⅰ－００１６－０６现象，环境友好、来源广、价格低等特点。近年来，许多
研究者致力于开发化学性质稳定、可多次循环使用、环
１引言
境友好、温度适应范围大及价格低廉的理想储能材料，
伴随着社会工业化的高速发展，能源问题和环境结合当前科技进步和研究领域的拓展，努力实现相变
问题逐渐成为制约社会发展的关键因素。因而人们开材料研究与生产应用结合，促进实验室成果工业化，扩
始关注和利用可再生能源，相变储能材料解决了能源大相变材料的应用范围。
在时间和空间上分配不均的矛盾，成为今后解决能源
２相变材料制备方法及特点
问题和环境问题的努力方向。
相变材料（ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＰＣＭｓ）的相转２．１原位聚合法
变过程是一个近似等温的过程，在这个过程中储存或原位聚合法（ｉｎ－ｓｉｔｕｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）中可溶性单
释放能量［１］。使用相变材料进行储热具有温度恒定、体和催化剂全部位于相变材料液滴囊芯的外部或内
储热密度大、储热容器体积小和热效率高的优点［２］。部，反应在液滴表面进行生成不可溶的聚合物，聚合物
相变材料按照相变方式可以分为固－固相变材料、沉积包覆在囊芯物的表面；相变材料反应前以分散乳
固－液相变材料、固－气相变材料和液－气相变材料。固－化相存在，外壳材料多是单体或几种单体的混合物或
固相变材料因为体积变化小，研究和应用得到了迅速低分子量的预聚物，其中关键步骤在于聚合物如何包
发展。固－液相变材料具有高相变潜热的优点，但在相覆在芯材的外表面［５］。有很多研究者都采用这种比较
变过程中出现液体状态，必须用容器封装，不但增加了成熟的方法制备相变储能材料。
系统的成本，而且不能应用于许多无法携带容器的场Ｙｕ等［６］以正十二醇为芯材，三聚氰胺－甲醛树脂
合，如调温纺织品等，固－液相变材料的这个固有缺点为壁材，采用原位聚合法合成了具有高储热密度的表
限制了它们的应用范围。而固－气相变材料相变过程面光滑的球状相变储热微胶囊，当采用ＳＭＡ和ＯＰ－１０
中体积的巨大变化不适于用作热能储存和温度调复配（质量比４∶１）作乳化剂，乳化搅拌速度为４５００ｒ／
控［３］。液－气相变材料同样由于巨大的体积变化研究ｍｉｎ，正十二醇投料质量分数为６９％时，相变潜热达
应用得较少。相变材料的封装形式如图１所示。１６７Ｊ／ｇ，其中正十二醇包封效率高达９７．５％，相变温
相变材料按照相变温度可以分为低温相变材料度为平均粒径为左右等［７］以尿
、２４℃，３０μｍ。Ｚｈａｎｇ
中温相变材料和高温相变材料。其实这种分类也没有素、三聚氰胺、甲醛为原料制备了正十八烷、正十九烷、
严格的温度范围，对于选择合适的相变材料具有一定正二十烷微胶囊，其中含正烷烃质量分数７０％的相变
的指导意义。材料的相变焓约为１６０Ｊ／ｇ。Ｐａｎ等［８］以棕榈酸、正戊

＊基金项目：国家自然科学基金资助项目（３１０００２７７）；教育部博士点新教师基金资助项目（２０１０００６２１２０００５）；中央高校专项基金
资助项目（ＤＬ１１ＥＢ０１）；黑龙江教育厅科学技术研究资助项目（１２５２３０１６）
收到初稿日期：２０１２－０６－１５收到修改稿日期：２０１２－０７－２７通讯作者：黄占华
作者简介：于欣男，河南平顶山人，在读硕士，师承黄占华副教授，主要从事相变储能材料研究。
于欣等：有机／复