Els materials de canvi de fase (PCMs) s’utilitzen àmpliament perquè proporcionen solucions úniques i efectives en la gestió d’energia, el control de la temperatura i la protecció del medi ambient. A continuació, es mostra una explicació detallada dels principals motius per utilitzar materials de canvi de fase:
1. Emmagatzematge energètic eficient
Els materials de canvi de fase poden absorbir o alliberar una gran quantitat d’energia tèrmica durant el procés de canvi de fase. Aquesta característica els converteix en suports d’emmagatzematge d’energia tèrmica eficients. Per exemple, quan hi ha una radiació solar suficient durant el dia, els materials de canvi de fase poden absorbir i emmagatzemar energia tèrmica; A la nit o en temps fred, aquests materials poden alliberar energia calorífica emmagatzemada per mantenir la calor del medi ambient.
2. Control de temperatura estable
En el punt de transició de fase, els materials de canvi de fase poden absorbir o alliberar calor a temperatures gairebé constants. Això fa que els PCM siguin molt adequats per a aplicacions que requereixin un control de temperatura precís, com ara el transport farmacèutic, la gestió tèrmica dels dispositius electrònics i la regulació de la temperatura interior als edificis. En aquestes aplicacions, els materials de canvi de fase ajuden a reduir el consum d’energia i a millorar l’eficiència general del sistema.
3. Millorar l’eficiència energètica i reduir el consum d’energia
En el camp de l’arquitectura, la integració de materials de canvi de fase en estructures de construcció pot millorar significativament l’eficiència energètica. Aquests materials poden absorbir l’excés de calor durant el dia, reduint la càrrega de l’aire condicionat; A la nit, allibera calor i redueix la demanda de calefacció. Aquesta funció natural de regulació tèrmica redueix la confiança en equips tradicionals de calefacció i refrigeració, reduint així el consum d’energia.
4. Respectuós amb el medi ambient
Els materials de canvi de fase es componen principalment de materials orgànics o sals inorgàniques, la majoria dels quals són respectuosos amb el medi ambient i reciclables. L’ús de PCMS pot ajudar a reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle i el consum de combustibles fòssils, contribuint a la protecció ambiental i assolir objectius de desenvolupament sostenible.
5. Millora el rendiment i el confort del producte
L’ús de materials de canvi de fase en productes de consum com ara roba, matalassos o mobles pot proporcionar un confort addicional. Per exemple, l’ús de PCMs en roba pot regular la calor segons els canvis en la temperatura corporal, mantenint una temperatura còmoda per al portador. Utilitzar -lo en un matalàs pot proporcionar una temperatura de son més ideal a la nit.
6. Flexibilitat i adaptabilitat
Els materials de canvi de fase es poden dissenyar de diferents formes i mides per complir diversos requisits d’aplicació. Es poden convertir en partícules, pel·lícules o integrades en altres materials com el formigó o el plàstic, proporcionant un alt grau de flexibilitat i adaptabilitat per al seu ús.
7. Millorar els beneficis econòmics
Tot i que la inversió inicial en materials de canvi de fase pot ser elevada, els seus beneficis a llarg termini per millorar l’eficiència energètica i la reducció dels costos operatius són importants. En reduir la confiança en l’energia tradicional, els materials de canvi de fase poden ajudar a reduir els costos d’energia i proporcionar rendiments econòmics.
En resum, l’ús de materials de canvi de fase pot proporcionar solucions efectives de gestió tèrmica, millorar la funcionalitat i la comoditat del producte i ajudar a promoure el desenvolupament sostenible
Diverses classificacions importants i les seves respectives característiques dels materials de canvi de fase
Els materials de canvi de fase (PCMS) es poden dividir en diverses categories en funció de la seva composició química i les seves característiques de canvi de fase, cadascun amb avantatges i limitacions específiques de l’aplicació. Aquests materials inclouen principalment PCMs orgànics, PCM inorgànics, PCMs basats en bio i PCM compostos. A continuació, es mostra una introducció detallada de les característiques de cada tipus de material de canvi de fase:
1. Materials de canvi de fase orgànica
Els materials de canvi de fase orgànica inclouen principalment dos tipus: parafina i àcids grassos.
-Paraffin:
-Fatures: alta estabilitat química, bona reutilització i fàcil ajust del punt de fusió canviant la longitud de les cadenes moleculars.
-Disadvantage: la conductivitat tèrmica és baixa i pot ser necessari afegir materials conductors tèrmics per millorar la velocitat de resposta tèrmica.
-Promàtics: àcids:
-Feattures: té una calor latent més elevada que la parafina i una àmplia cobertura del punt de fusió, adequada per a diversos requisits de temperatura.
-Dispondents: Alguns àcids grassos poden patir una separació de fase i són més cars que la parafina.
2. Materials de canvi de fase inorgànica
Els materials de canvi de fase inorgànica inclouen solucions salines i sals metàl·liques.
-Solució d’aigua de sal:
-Features: bona estabilitat tèrmica, calor latent i baix cost.
-Disadvantats: Durant la congelació, es pot produir una delaminació i és corrosiva, que requereix materials de contenidors.
-Les sals de metall:
-Features: temperatura de transició d’alta fase, adequada per a l’emmagatzematge d’energia tèrmica a alta temperatura.
-Disadvantats: També hi ha problemes de corrosió i es pot produir una degradació del rendiment a causa de la fusió i la solidificació repetides.
3. Materials de canvi de fase biobasada
Els materials de canvi de fase biobada són PCMs extrets de la natura o sintetitzats mitjançant biotecnologia.
-Festures:
-Envirmentalment amable, biodegradable, lliure de substàncies nocives, satisfer les necessitats del desenvolupament sostenible.
-La es pot extreure de matèries primeres de plantes o animals, com ara oli vegetal i greixos animals.
-Disadvantages:
-Hi pot haver -hi problemes amb elevats costos i limitacions de la font.
-L’estabilitat tèrmica i conductivitat tèrmica són inferiors a les PCM tradicionals i poden requerir modificació o suport de material compost.
4. Materials de canvi de fase composta
Els materials de canvi de fase compost combinen els PCM amb altres materials (com ara materials conductors tèrmics, materials de suport, etc.) per millorar algunes propietats dels PCM existents.
-Festures:
-La combinació amb materials d’alta conductivitat tèrmica, es pot millorar significativament la velocitat de resposta tèrmica i l’estabilitat tèrmica.
-Cusomització es pot fer per complir els requisits d'aplicació específics, com ara la millora de la força mecànica o la millora de l'estabilitat tèrmica.
-Disadvantages:
-El procés de preparació pot ser complex i costós.
-Va ser necessàries tècniques de concordança i processament de materials.
Aquests materials de canvi de fase tenen cadascun dels seus avantatges i escenaris únics. La selecció del tipus PCM adequat depèn normalment dels requisits de temperatura de l’aplicació específic, del pressupost de costos, de les consideracions d’impacte ambiental i de la vida útil prevista. Amb l’aprofundiment de la investigació i el desenvolupament de la tecnologia, el desenvolupament de materials de canvi de fase
Es preveu que l’abast de l’aplicació s’expandeixi encara més, especialment en l’emmagatzematge d’energia i la gestió de la temperatura.
Quina diferència hi ha entre els materials de canvi de fase orgànica i els materials de canvi de fase infinita?
Els materials de canvi de fase orgànica, PCMs i materials de canvi de fase inorgànica són tant tecnologies utilitzades per a l’emmagatzematge d’energia i el control de la temperatura, que absorbeixen o alliberen calor convertint -se entre estats sòlids i líquids. Aquests dos tipus de materials tenen cadascun les seves pròpies característiques i àrees d'aplicació, i les següents són algunes de les principals diferències entre ells:
1. Composició química:
-Serreu de canvi de fase orgànica: principalment incloent parafina i àcids grassos. Aquests materials solen tenir una bona estabilitat química i no es descomponen durant els processos de fusió i solidificació.
-Erenorgànics Materials de canvi de fase: incloent solucions salines, metalls i sals. Aquest tipus de material té una àmplia gamma de punts de fusió i es pot seleccionar un punt de fusió adequat segons les necessitats.
2. Rendiment tèrmic:
-Ergànica de canvi de fase Materials: normalment tenen una conductivitat tèrmica inferior, però una calor latent més elevada durant la fusió i la solidificació, cosa que significa que poden absorbir o alliberar una gran quantitat de calor durant el canvi de fase.
-Serreu Materials de canvi de fase inorgànica: en canvi, aquests materials solen tenir una conductivitat tèrmica més elevada, permetent una transferència de calor més ràpida, però la seva calor latent pot ser inferior als materials orgànics.
3. Estabilitat del cicle:
-Serreu de canvi de fase orgànica: tenir una bona estabilitat del ciclisme i pot suportar múltiples processos de fusió i solidificació sense degradació significativa ni canvi en el rendiment.
-Serrgànics Materials de canvi de fase: pot presentar alguna descomposició o degradació del rendiment després de múltiples cicles tèrmics, especialment aquells materials propensos a la cristal·lització.
4. Cost i disponibilitat:
-Ergànica de canvi de fase de materials: solen ser costosos, però a causa de la seva estabilitat i eficiència, el seu cost d’ús a llarg termini pot ser relativament baix.
-Serreu de canvi de fase inorgànica: aquests materials solen ser de baix cost i són fàcils de produir a gran escala, però poden requerir un reemplaçament o un manteniment més freqüents.
5. Àrees d’aplicació:
-Ergànica de canvi de fase Materials: a causa de la seva estabilitat i bones propietats químiques, sovint s’utilitzen en la regulació de la temperatura d’edificis, roba, roba de llit i altres camps.
-Serreu Materials de canvi de fase inorgànica: utilitzats habitualment en aplicacions industrials com ara l’emmagatzematge d’energia tèrmica i els sistemes de recuperació de calor de residus, que poden utilitzar la seva alta conductivitat tèrmica i el seu rang de punts de fusió.
En resum, a l’hora de seleccionar materials de canvi de fase orgànica o inorgànica, cal tenir en compte factors com els requisits d’aplicació específics, el pressupost i el rendiment tèrmic previst. Cada material té els seus avantatges i limitacions úniques, adequades per a diferents escenaris d'aplicacions.
Posada Posada: 28-202-2024