Els materials de canvi de fase (PCM) s'utilitzen àmpliament principalment perquè proporcionen solucions úniques i efectives en la gestió de l'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 eficient d'energia
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 mitjans d'emmagatzematge d'energia tèrmica eficients.Per exemple, quan hi ha prou radiació solar 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 de l'ambient.
2. Control estable de la temperatura
Al 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 requereixen un control precís de la temperatura, com ara el transport farmacèutic, la gestió tèrmica de dispositius electrònics i la regulació de la temperatura interior en edificis.En aquestes aplicacions, els materials de canvi de fase ajuden a reduir el consum d'energia i millorar l'eficiència global 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 a les estructures d'edificis 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 de regulació tèrmica natural redueix la dependència dels equips tradicionals de calefacció i refrigeració, reduint així el consum d'energia.
4. Ecològic
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 PCM pot ajudar a reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle i el consum de combustibles fòssils, contribuint a la protecció del medi ambient i a assolir els objectius de desenvolupament sostenible.
5. Millorar el rendiment i la comoditat del producte
L'ús de materials de canvi de fase en productes de consum com ara roba, matalassos o mobles pot proporcionar una comoditat addicional.Per exemple, l'ús de PCM a la roba pot regular la calor segons els canvis de temperatura corporal, mantenint una temperatura còmoda per a qui la porta.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 en diferents formes i mides per satisfer els diferents requisits d'aplicació.Es poden convertir en partícules, pel·lícules o integrar-se 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 en la millora de l'eficiència energètica i la reducció dels costos operatius són importants.En reduir la dependència de l'energia tradicional, els materials de canvi de fase poden ajudar a reduir els costos energètics 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 principals i les seves respectives característiques dels materials de canvi de fase
Els materials de canvi de fase (PCM) es poden dividir en diverses categories segons la seva composició química i les característiques de canvi de fase, cadascuna amb avantatges i limitacions d'aplicació específiques.Aquests materials inclouen principalment PCM orgànics, PCM inorgànics, PCM de base bio i PCM compostos.A continuació es mostra una introducció detallada a les característiques de cada tipus de material de canvi de fase:
1. Materials orgànics de canvi de fase
Els materials de canvi de fase orgànic inclouen principalment dos tipus: parafina i àcids grassos.
-Parafina:
-Característiques: alta estabilitat química, bona reutilització i fàcil ajust del punt de fusió canviant la longitud de les cadenes moleculars.
-Inconvenient: la conductivitat tèrmica és baixa i pot ser necessari afegir materials conductors tèrmics per millorar la velocitat de resposta tèrmica.
-Àcids grassos:
-Característiques: Té una calor latent superior a la de la parafina i una àmplia cobertura del punt de fusió, apta per a diferents requisits de temperatura.
-Inconvenients: alguns àcids grassos poden experimentar una separació de fases i són més cars que la parafina.
2. Materials inorgànics de canvi de fase
Els materials de canvi de fase inorgànics inclouen solucions salines i sals metàl·liques.
- Solució d'aigua salada:
-Característiques: Bona estabilitat tèrmica, alta calor latent i baix cost.
-Inconvenients: Durant la congelació, pot produir-se delaminació i és corrosiu, requerint materials envasos.
- Sals metàl·liques:
-Característiques: alta temperatura de transició de fase, adequada per a l'emmagatzematge d'energia tèrmica a alta temperatura.
-Inconvenients: també hi ha problemes de corrosió i es pot produir una degradació del rendiment a causa de la fusió i solidificació repetides.
3. Materials de canvi de fase de base biològica
Els materials de canvi de fase de base biològica són PCM extrets de la natura o sintetitzats mitjançant la biotecnologia.
-Característiques:
-Respetuosa amb el medi ambient, biodegradable, lliure de substàncies nocives, satisfent les necessitats del desenvolupament sostenible.
-Es pot extreure de matèries primeres vegetals o animals, com oli vegetal i greix animal.
-Desavantatges:
-Pot haver-hi problemes amb costos elevats i limitacions de font.
-L'estabilitat tèrmica i la conductivitat tèrmica són inferiors als PCM tradicionals, i poden requerir modificacions o suport de material compost.
4. Materials compostos de canvi de fase
Els materials compostos de canvi de fase combinen PCM amb altres materials (com ara materials conductors tèrmics, materials de suport, etc.) per millorar determinades propietats dels PCM existents.
-Característiques:
-En combinar-se amb materials d'alta conductivitat tèrmica, la velocitat de resposta tèrmica i l'estabilitat tèrmica es poden millorar significativament.
-Es pot personalitzar per satisfer requisits específics d'aplicació, com ara millorar la resistència mecànica o millorar l'estabilitat tèrmica.
-Desavantatges:
-El procés de preparació pot ser complex i costós.
- Es requereixen tècniques de processament i combinació de materials precises.
Aquests materials de canvi de fase tenen cadascun els seus avantatges i escenaris d'aplicació únics.La selecció del tipus de PCM adequat normalment depèn dels requisits de temperatura de l'aplicació específica, el pressupost de costos, les consideracions d'impacte ambiental i la vida útil esperada.Amb l'aprofundiment de la investigació i el desenvolupament de la tecnologia, el desenvolupament de materials de canvi de fase
S'espera que l'àmbit d'aplicació s'ampliï 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 orgànic i els materials de canvi de fase infinit?
Els materials de canvi de fase orgànics, els PCM i els materials de canvi de fase inorgànics són ambdues tecnologies utilitzades per a l'emmagatzematge d'energia i el control de la temperatura, que absorbeixen o alliberen calor mitjançant la conversió entre estat sòlid i líquid.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:
-Materials de canvi de fase orgànics: inclouen principalment parafina i àcids grassos.Aquests materials solen tenir una bona estabilitat química i no es descompondran durant els processos de fusió i solidificació.
-Materials inorgànics de canvi de fase: incloses 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:
-Materials orgànics de canvi de fase: solen tenir menor conductivitat tèrmica, però més calor latent durant la fusió i la solidificació, és a dir, poden absorbir o alliberar una gran quantitat de calor durant el canvi de fase.
-Materials inorgànics de canvi de fase: En canvi, aquests materials solen tenir una conductivitat tèrmica més alta, cosa que permet una transferència de calor més ràpida, però la seva calor latent pot ser inferior a la dels materials orgànics.
3. Estabilitat del cicle:
-Materials de canvi de fase orgànics: tenen una bona estabilitat en el cicle i poden suportar múltiples processos de fusió i solidificació sense degradació significativa o canvi en el rendiment.
-Materials inorgànics de canvi de fase: poden presentar una certa descomposició o degradació del rendiment després de múltiples cicles tèrmics, especialment aquells materials que són propensos a la cristal·lització.
4. Cost i disponibilitat:
-Materials orgànics de canvi de fase: solen ser cars, però per la seva estabilitat i eficiència, el seu cost d'ús a llarg termini pot ser relativament baix.
-Materials inorgànics de canvi de fase: aquests materials solen ser de baix cost i fàcils de produir a gran escala, però poden requerir reemplaçaments o manteniments més freqüents.
5. Àmbits d'aplicació:
-Materials orgànics de canvi de fase: per la seva estabilitat i bones propietats químiques, s'utilitzen sovint en la regulació de la temperatura d'edificis, roba, roba de llit i altres camps.
-Materials inorgànics de canvi de fase: utilitzats habitualment en aplicacions industrials com ara sistemes d'emmagatzematge d'energia tèrmica i recuperació de calor residual, que poden utilitzar la seva alta conductivitat tèrmica i el seu rang de punt de fusió.
En resum, quan es seleccionen materials de canvi de fase orgànics o inorgànics, s'han de tenir en compte factors com ara els requisits específics d'aplicació, el pressupost i el rendiment tèrmic esperat.Cada material té els seus avantatges i limitacions úniques, adequats per a diferents escenaris d'aplicació.
Hora de publicació: 28-mai-2024