Els materials de canvi de fase (PCMs) són un tipus especial de substància que pot absorbir o alliberar una gran quantitat d’energia tèrmica a una temperatura específica, mentre que es produeixen canvis en estat físic, com ara de sòlid a líquid o viceversa. Aquesta propietat fa que els materials de canvi de fase tinguin un valor important de l'aplicació en el control de la temperatura, l'emmagatzematge d'energia i els camps de gestió tèrmica. A continuació es mostra una anàlisi detallada dels materials de canvi de fase:
propietat física
El nucli característic dels materials de canvi de fase és la capacitat d’absorbir o alliberar una gran quantitat de calor latent a una temperatura fixa (temperatura de canvi de fase). En el procés d’absorció de calor, els materials canvien d’una fase a una altra, com ara de sòlid a líquid (fusió). Durant el procés exotèrmic, el material canvia de líquid a sòlid (solidificació). Aquest procés de transició de fase es produeix generalment dins d’un rang de temperatura molt estret, permetent als materials de canvi de fase tenir una bona estabilitat tèrmica a temperatures gairebé constants.
Tipus principals
Els materials de canvi de fase es poden classificar en les categories següents en funció de les seves propietats químiques i camps d'aplicació:
1. PCMs orgànics: incloent parafina i àcids grassos. Aquests materials tenen una bona estabilitat química, reutilització i un rang adequat de temperatures de transició de fase.
2 PCM inorgànics: incloent solucions salines i compostos metàl·lics. La seva conductivitat tèrmica sol ser millor que els PCM orgànics, però poden afrontar problemes de separació i corrosió.
3. PCMs biobasats: es tracta d’un tipus emergent de PCMs originaris de biomaterials naturals i que tenen característiques ambientals i sostenibles.
àrea d'aplicació
Els materials de canvi de fase s’utilitzen àmpliament en diversos camps, inclosos principalment:
1. Eficiència energètica de construcció: mitjançant la integració de PCM en materials de construcció com parets, terres o sostres, la temperatura interior es pot regular eficaçment, reduint el consum d’energia per a la climatització i la calefacció.
2. Emmagatzematge d’energia tèrmica: els PCM poden absorbir calor a temperatures elevades i alliberar calor a baixes temperatures, ajudant a equilibrar l’oferta i la demanda d’energia, especialment en l’ús d’energia renovable com l’energia solar i eòlica.
3. Gestió tèrmica dels productes electrònics: l’ús de PCMs en dispositius electrònics pot ajudar a gestionar la calor generada durant el funcionament, millorar l’eficiència i ampliar la vida del dispositiu.
5. Transport i envasos: l’ús de PCMs en aliments i transport farmacèutic pot mantenir els productes en condicions de temperatura adequades i assegurar la qualitat del producte.
Reptes tècnics
Malgrat els avantatges significatius dels materials de canvi de fase, encara s’enfronten a alguns reptes tècnics en aplicacions pràctiques, com ara la vida útil, l’estabilitat tèrmica i la necessitat d’embalar i tecnologies d’integració. Aquests reptes han de superar -se a través dels avenços en la ciència de materials i la tecnologia d’enginyeria.
Els materials de canvi de fase són molt previstos en els camps de l’energia verda i la tecnologia sostenible a causa del seu rendiment tèrmic únic i les seves àmplies perspectives d’aplicació.
Posada Posada: 20 de juny-2024