Els materials de canvi de fase, els PCM són un tipus especial de substància que pot absorbir o alliberar una gran quantitat d’energia tèrmica a una temperatura específica, mentre que pateixen canvis en l’estat de la matèria, com ara passar 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.
Les futures perspectives de desenvolupament de PCMS
L’aplicació de materials de canvi de fase (PCMS) en diverses indústries indica que tenen possibles perspectives de desenvolupament futur i clares. Aquests materials són molt valorats per la seva capacitat d’absorbir i alliberar una gran quantitat de calor durant les transicions de fase. A continuació, es mostren diverses àrees i perspectives clau per al futur desenvolupament de materials de canvi de fase:
1. Eficiència i arquitectura energètica
En el camp de l’arquitectura, els PCM es poden utilitzar com a part dels sistemes intel·ligents de control de la temperatura per reduir la confiança en la calefacció i l’aire condicionat tradicionals. Integrant els PCM en materials de construcció com parets, teulades, terres o finestres, es pot millorar significativament l’eficiència tèrmica dels edificis, es pot reduir el consum d’energia i es poden reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle. En el futur, amb el desenvolupament de nous i eficients materials de canvi de fase i la reducció dels costos, aquesta aplicació pot estar més estesa.
2. Sistemes d’energia renovable
En sistemes d’energia renovable com l’energia solar i eòlica, els PCM poden servir com a suports d’emmagatzematge d’energia per equilibrar l’oferta i la demanda. Per exemple, l’energia tèrmica generada pels sistemes de recol·lecció d’energia solar durant el dia es pot emmagatzemar en PCM i alliberar -se a la nit o durant la demanda màxima. Això ajuda a millorar l’eficiència d’utilització d’energia i a assegurar la continuïtat del subministrament d’energia.
3. Control de temperatura dels productes electrònics
A mesura que els dispositius electrònics es tornen cada cop més miniaturitzats i d’alt rendiment, la dissipació de calor s’ha convertit en un repte important. Els PCM es poden utilitzar en productes electrònics com ara processadors informàtics i dispositius mòbils per ajudar a gestionar les càrregues tèrmiques, ampliar la vida útil del dispositiu i millorar el rendiment.
4. Tèxtils i roba
L’aplicació de PCMs en tèxtils també mostra la possibilitat d’expansió. Els PCM integrats a la roba poden regular la temperatura corporal del portador, millorar la comoditat i fer front a les condicions meteorològiques extremes. Per exemple, els equips de roba esportiva i exteriors poden utilitzar aquest material per mantenir l’estabilitat de la temperatura corporal.
5. Assistència sanitària
En el camp de l’assistència sanitària, els PCM es poden utilitzar per controlar la temperatura dels productes mèdics com ara fàrmacs i vacunes, garantint la seva estabilitat i efectivitat durant el transport i l’emmagatzematge. A més, els PCM també s’utilitzen en productes terapèutics, com ara apòsits controlats per temperatura per a teràpia física.
6. Transport
En el transport d’aliments i productes químics, els PCM es poden utilitzar per mantenir les mercaderies dins d’un rang de temperatura adequat, especialment en escenaris que requereixen logística de la cadena de fred.
Reptes futurs i indicacions de desenvolupament:
Tot i que els PCM tenen un enorme potencial d’aplicació, encara s’enfronten a alguns reptes en aplicacions comercials més àmplies, com ara costos, avaluació d’impacte ambiental, estabilitat a llarg termini i problemes de compatibilitat. Les futures investigacions se centraran en el desenvolupament de PCM més eficients, respectuosos amb el medi ambient i rendible, a més de millorar els mètodes d’integració per als sistemes existents.
A més, amb la creixent demanda global de conservació d’energia, reducció d’emissions i desenvolupament sostenible, s’espera que la investigació i l’aplicació de materials de canvi de fase rebin més suport financer i atenció al mercat, promovent el ràpid desenvolupament i la innovació de tecnologies relacionades.
Posada Posada: 28-202-2024