Materiały zmiany faz (PCM) są szeroko stosowane głównie dlatego, że zapewniają unikalne i skuteczne roztwory zarządzania energią, kontrolą temperatury i ochrony środowiska. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie głównych powodów zastosowania materiałów zmiany faz:
1. Wydajny magazynowanie energii
Materiały zmiany fazy mogą wchłonąć lub uwalniać dużą ilość energii cieplnej podczas procesu zmiany fazy. Ta cecha sprawia, że są wydajnymi mediami do magazynowania energii cieplnej. Na przykład, gdy w ciągu dnia występuje wystarczające promieniowanie słoneczne, materiały zmiany faz mogą wchłaniać i przechowywać energię cieplną; W nocy lub przy zimnej pogodzie materiały te mogą uwalniać zapisaną energię cieplną, aby utrzymać ciepło środowiska.
2. Stabilna kontrola temperatury
W punkcie przejścia fazowym materiały zmiany faz mogą pochłaniać lub uwalniać ciepło w prawie stałych temperaturach. To sprawia, że PCM są bardzo odpowiednie do zastosowań, które wymagają precyzyjnej kontroli temperatury, takich jak transport farmaceutyczny, zarządzanie termicznie urządzeń elektronicznych i regulacja temperatury wewnętrznej w budynkach. W tych zastosowaniach materiały do zmiany faz pomagają zmniejszyć zużycie energii i poprawić ogólną wydajność systemu.
3. Popraw efektywność energetyczną i zmniejsz zużycie energii
W dziedzinie architektury integracja materiałów zmiany faz w strukturach budowlanych może znacznie poprawić efektywność energetyczną. Materiały te mogą wchłonąć nadmiar ciepła w ciągu dnia, zmniejszając obciążenie klimatyzacją; W nocy uwalnia ciepło i zmniejsza zapotrzebowanie na ogrzewanie. Ta naturalna funkcja regulacji termicznej zmniejsza poleganie na tradycyjnym urządzeniu ogrzewanym i chłodzącym, zmniejszając w ten sposób zużycie energii.
4. Przyjazne dla środowiska
Materiały zmiany faz składają się głównie z materiałów organicznych lub soli nieorganicznych, z których większość jest przyjazna dla środowiska i nad recyklingiem. Zastosowanie PCM może pomóc zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych i zużycie paliw kopalnych, przyczyniając się do ochrony środowiska i osiągając cele zrównoważonego rozwoju.
5. Zwiększ wydajność produktu i komfort
Zastosowanie materiałów zmiany faz w produktach konsumenckich, takich jak odzież, materace lub meble, może zapewnić dodatkowy komfort. Na przykład stosowanie PCM w odzieży może regulować ciepło zgodnie ze zmianami temperatury ciała, utrzymując wygodną temperaturę dla użytkownika. Używanie go w materacu może zapewnić bardziej idealną temperaturę snu w nocy.
6. Elastyczność i zdolność adaptacji
Materiały zmian faz można zaprojektować w różnych kształtach i rozmiarach, aby spełnić różne wymagania dotyczące aplikacji. Można je przekształcić w cząstki, folie lub zintegrować z innymi materiałami, takimi jak beton lub plastik, zapewniając wysoki stopień elastyczności i zdolności adaptacyjnych do użytku.
7. Popraw korzyści ekonomiczne
Chociaż początkowa inwestycja w materiały do zmiany faz mogą być wysokie, ich długoterminowe korzyści w poprawie efektywności energetycznej i zmniejszeniu kosztów operacyjnych są znaczące. Zmniejszając poleganie na tradycyjnej energii, materiały zmiany faz mogą pomóc obniżyć koszty energii i zapewnić zwrot ekonomiczny.
Podsumowując, zastosowanie materiałów zmian fazowych może zapewnić skuteczne rozwiązania do zarządzania termicznego, zwiększyć funkcjonalność i komfort produktu oraz pomóc promować zrównoważony rozwój
Kilka głównych klasyfikacji i ich odpowiednie cechy materiałów zmiany fazowej
Materiały zmiany faz (PCM) można podzielić na kilka kategorii na podstawie ich składu chemicznego i charakterystyki zmiany fazy, każda z określonymi zaletami i ograniczeniami zastosowania. Materiały te obejmują głównie organiczne PCM, nieorganiczne PCM, bioderkowe PCM i kompozytowe PCM. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do charakterystyki każdego rodzaju materiału zmiany faz:
1. Materiały zmiany fazy organicznej
Materiały zmiany fazy organicznej obejmują głównie dwa typy: parafinę i kwasy tłuszczowe.
-Parafina:
-Features: Wysoka stabilność chemiczna, dobra możliwość ponownego użycia i łatwa regulacja temperatury topnienia poprzez zmianę długości łańcuchów molekularnych.
-Cyadvantage: Przewodność cieplna jest niska i może być konieczne dodanie materiałów przewodzących termicznych w celu poprawy prędkości reakcji termicznej.
-Kwasy tłuszczowe:
-Features: Ma wyższe utajone ciepło niż parafina i szerokie pokrycie temperatury topnienia, odpowiednie dla różnych wymagań temperaturowych.
-Dysadvantages: Niektóre kwasy tłuszczowe mogą ulegać separacji faz i są droższe niż parafina.
2. Materiały zmiany fazy nieorganicznej
Materiały zmiany fazy nieorganicznej obejmują roztwory soli fizjologicznej i sole metali.
-Salt Water Solution:
-Features: dobra stabilność termiczna, wysokie utajone ciepło i niski koszt.
-Dysadvantages: Podczas zamrażania może wystąpić rozwarstwienie i jest to żrące, wymagające materiałów kontenerowych.
-Sole metalowe:
-Features: Temperatura przejścia o wysokiej fazie, odpowiednia do magazynowania energii cieplnej o wysokiej temperaturze.
-Dysadvantages: Istnieją również problemy z korozją i może wystąpić degradacja wydajności z powodu powtarzającego się topnienia i zestalania.
3. Materiały zmiany fazowe biobazno
Materiały zmiany fazy biobazie to PCM ekstrahowane z natury lub syntetyzowane przez biotechnologię.
-Cechy:
-Przyjazne dla środowiska, biodegradowalne, wolne od szkodliwych substancji, zaspokajające potrzeby zrównoważonego rozwoju.
-Można to wydobyć z surowców roślinnych lub zwierząt, takich jak olej roślinny i tłuszcz zwierzęcy.
-Dysadvantages:
-Mogą być problemy z wysokimi kosztami i ograniczeniami źródłowymi.
-Stabilność termiczna i przewodność cieplna są niższe niż tradycyjne PCM i mogą wymagać modyfikacji lub obsługi materiału kompozytowego.
4. Materiały do zmiany fazy kompozytowej
Materiały zmiany fazy kompozytowej łączą PCM z innymi materiałami (takimi jak materiały przewodzące termiczne, materiały pomocnicze itp.), Aby poprawić pewne właściwości istniejących PCM.
-Cechy:
-W połączeniu z wysokimi materiałami przewodnictwa cieplnego, szybkość reakcji termicznej i stabilność termiczna można znacznie poprawić.
-Korzystanie można wykonać w celu spełnienia określonych wymagań dotyczących zastosowania, takich jak zwiększenie siły mechanicznej lub poprawa stabilności termicznej.
-Dysadvantages:
-Proces przygotowania może być złożony i kosztowny.
-Wymagane są dokładne techniki dopasowywania materiałów i przetwarzania.
Te materiały do zmiany faz mają swoje unikalne zalety i scenariusze aplikacji. Wybór odpowiedniego typu PCM zwykle zależy od wymagań temperaturowych konkretnych aplikacji, budżetu kosztów, względy wpływu na środowisko i oczekiwanej żywotności usług. Dzięki pogłębieniu badań i rozwoju technologii rozwój materiałów zmiany fazowej
Oczekuje się, że zakres aplikacji będzie dalej rozwijać się, szczególnie w zakresie magazynowania energii i zarządzania temperaturą.
Jaka jest różnica między materiałami zmiany fazy organicznej a materiałami zmiany fazy nieskończonej?
Materiały zmiany fazy organicznej, PCM i materiały zmiany fazy nieorganicznej są technologią stosowanymi do magazynowania energii i kontroli temperatury, które pochłaniają lub uwalniają ciepło poprzez przekształcenie stałów stałych i cieczy. Te dwa rodzaje materiałów mają swoje własne cechy i obszary zastosowania, a następujące są niektóre z głównych różnic między nimi:
1. Skład chemiczny:
-Organiczne materiały zmiany fazy: w tym głównie parafina i kwasy tłuszczowe. Materiały te zwykle mają dobrą stabilność chemiczną i nie rozkładają się podczas procesów topnienia i zestalania.
-Materiały zmiany fazy inorganicznej: w tym roztwory soli fizjologicznej, metale i sole. Ten rodzaj materiału ma szeroki zakres temperatur topnienia i można wybrać odpowiednią temperaturę topnienia zgodnie z potrzebami.
2. Wydajność termiczna:
-Organiczne materiały zmiany fazy: zwykle mają niższą przewodność cieplną, ale wyższe utajone ciepło podczas topnienia i zestalania, co oznacza, że mogą one wchłonąć lub uwalniać dużą ilość ciepła podczas zmiany fazy.
-Materiały zmiany fazy inorganicznej: Natomiast materiały te zwykle mają wyższą przewodność cieplną, umożliwiając szybsze przenoszenie ciepła, ale ich utajone ciepło może być niższe niż materiały organiczne.
3. Stabilność cyklu:
-Organiczne materiały zmiany fazy: mają dobrą stabilność rowerów i mogą wytrzymać wiele procesów topnienia i zestalania bez znaczącej degradacji lub zmiany wydajności.
-Materiały zmiany fazy inorganicznej: mogą wykazywać rozkład lub degradację wydajności po wielu cyklach termicznych, szczególnie te materiały podatne na krystalizację.
4. Koszt i dostępność:
-Organiczne materiały zmiany fazy: Zazwyczaj są drogie, ale ze względu na ich stabilność i wydajność ich długoterminowe koszty stosowania mogą być stosunkowo niskie.
-Materiały zmiany fazy inorganicznej: Materiały te są zwykle tanie i łatwe do wyprodukowania na dużą skalę, ale mogą wymagać częstszej wymiany lub konserwacji.
5. Obszary aplikacji:
-Organiczne materiały zmiany fazy: ze względu na ich stabilność i dobre właściwości chemiczne, są one często używane w regulacji temperatury budynków, odzieży, pościeli i innych dziedzin.
-Materiały zmiany fazy inorganicznej: powszechnie stosowane w zastosowaniach przemysłowych, takich jak systemy magazynowania energii cieplnej i odpadowe systemy odzyskiwania ciepła, które mogą wykorzystać ich wysoki zakres przewodności cieplnej i temperatury topnienia.
Podsumowując, przy wyborze materiałów zmiany fazy organicznej lub nieorganicznej należy wziąć pod uwagę czynniki takie jak konkretne wymagania dotyczące aplikacji, budżet i oczekiwana wydajność termiczna. Każdy materiał ma swoje unikalne zalety i ograniczenia, odpowiednie dla różnych scenariuszy aplikacji.
Czas po: 28-2024 maja