科创中国

行业领域

新材料技术,高分子材料

需求背景

当今社会能源短缺及环境污染成为我们所面临的重要难题。开发利用可再生能源对节能和环保具有重要的现实意义。发展热能存储技术尤为重要，热能存储就是把通过一定的方式把占时应用不到应用不完的多余的热和废热存储起来，适时还可以另作他用。该技术在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、气废热和余热的回收利用、工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。

目前对国内外相变材料(Phase Change Material，PCM)储热性能的研究越来越多，相变材料有独特的潜热性能：它在其物相变化过程中，可以从环境吸收热(冷)量或向环境放出热(冷)量从而达到热量储存和释放的目的。利用此特性不仅可制造出各种提高能源利用率的设施，同时由于其相变时温度近似恒定，可以用于调整控制周围环境的温度，并且可以多次重复使用。

从材料的化学组成来看，主要分为无机相变材料和有机相变材料。无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等无机物。与无机类相变储能材料相比，有机类相变储能材料具有无过冷及析出，性能稳定，无毒，腐蚀等优点。其中石蜡类相变潜热量大、相变温度范围广、价格低，所以在相变储能材料的研究使用中受到广泛的重视。

需解决的主要技术难题

为有效克服石蜡类有机化合物相变储能材料的缺点，同时改善相变材料的应用效果及拓展其应用范围，复合相变储能材料应运而生。复合相变材料由较稳定的有机化合物和具有较高导热系数的无机物颗粒制备而得，因而复合相变材料具有稳定的化学性质，无毒无腐蚀性或毒性和腐蚀性小。同时它的导热能力较有机物有较大的改善。

目前的纳米保温材料虽然给良好的保温增加了希望，但如何在材料上加强研究，减少成本仍然是相变储能技术研究的方向之一。

在相变机理方面的研究，一直进行得较缓慢。热物性是相变材料应用的主要参数，而目前一些相变材料的热物性（如比热容等）的测试数据较少，尤其是相变材料经过多次熔化-凝固循环前后的比热容等的热物性的变化情况的数据几乎没有，在这方面也是相变储能技术需要强化的环节。

期望实现的主要技术目标

1、相变点温度60℃～70℃之间，需固液相变，相变器件体积膨胀率不大于10%，单位体积储相变热不低于270J/g；

2、密度不低于1.1 g/cm3；

3、60℃高温，热真空条件下，使用相变散热器对热源进行散热，可全功率工作不少于1000秒，热源温度不高于80℃。

需求解析

解析单位：“科创中国”河北科技服务团（河北省数字健康工程学会） 解析时间：2023-09-05

熊鹏

河北大学

理事

综合评价

此需求描述已足够清晰，需要解决如下问题: 为有效克服石蜡类有机化合物相变储能材料的缺点，同时改善相变材料的应用效果及拓展其应用范围，复合相变储能材料应运而生。复合相变材料由较稳定的有机化合物和具有较高导热系数的无机物颗粒制备而得，因而复合相变材料具有稳定的化学性质，无毒无腐蚀性或毒性和腐蚀性小。同时它的导热能力较有机物有较大的改善。 目前的纳米保温材料虽然给良好的保温增加了希望，但如何在材料上加强研究，减少成本仍然是相变储能技术研究的方向之一。 在相变机理方面的研究，一直进行得较缓慢。热物性是相变材料应用的主要参数，而目前一些相变材料的热物性（如比热容等）的测试数据较少，尤其是相变材料经过多次熔化-凝固循环前后的比热容等的热物性的变化情况的数据几乎没有，在这方面也是相变储能技术需要强化的环节。

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