一、【储能技术】什么是相变储能?
相变储能是一种高效利用相变材料的热能转换技术,通过材料在固液或固气相变过程中储存和释放热量,以优化能源使用效率。具体特点和应用如下:工作原理:相变储能主要依靠材料在相变时的热力学特性。例如,冰融化成水的过程中会吸收大量热量,而在水凝固时又会释放热量。这种特性使得相变储能能够在温度变化不大的情况下,实现大量能量的储存和释放。相变材料要求:相变材料需要具备稳固的化学性能,能够多次循环利用,且环保无毒。此外,在体积变化和温度稳固性方面也有一定要求。固液相变是相变储能的主流方式,常见的相变材料包括水和无机盐类,以及石蜡等。应用领域:相变储能技术自上世纪50年代起,经历了从航天、建筑到汽车等领域的广泛应用。在建筑领域,相变材料可以用作储冷材料,作为建筑的一部分,改善室内舒适性。在汽车领域,相变材料能储存发动机废热,保证电池温度稳固,从而延长电动汽车的续航。发展潜力:相变储能技术的发展历史和应用领域都显示了其在提升能源利用效率和环保方面的巨大潜力。未来,随着复合相变材料和纳米技术的结合,相变储能的性能有望进一步提高。
二、石蜡材料相变储能原理
用石蜡的相变特性储存热能。石蜡材料相变储能原理是利用石蜡材料的相变特性来储存和释放热能。石蜡是一种热塑性材料,其在特定温度范围内从固态向液态相变时,会吸收大量的热量,这被称为潜热。当石蜡从液态向固态相变时,会释放出储存的热量。石蜡是从石油、页岩油或其他沥青矿物油的某些馏出物中提取出来的一种烃类混合物,主要成分是固体烷烃。
三、中国相变材料最厉害的公司
中国相变材料领域较为突出的公司包括北京安兴高科新能源发展有限公司、贺迈新能源科技(上海)有限公司、宇田储能以及中国化学赛鼎公司等。北京安兴高科新能源发展有限公司:该公司在高效相变储能材料以及高热流密度液冷技术方面有着深入的研究。其核心技术相变储能/控温技术和高热流密度液冷技术,在多个细分领域内有着广泛的应用。这些技术的应用不仅提高了能源利用效率,还为多个行业提供了创新的解决方案。贺迈新能源科技(上海)有限公司:贺迈新能源专注于高效相变储能材料、产品及整体解决方案的研发、生产与销售。公司已申请多项与相变储热技术相关的知识产权和发明专利,显示出其在该领域的深厚技术积累。其产品及解决方案在多个领域内得到了广泛应用,为用户提供了高效、可靠的能源管理方案。宇田储能:宇田储能以各温度段的相变储能(调温)材料的研发为基础,致力于提供储能供热、环境热管理、设备热管理及人体温度热管理整体解决方案。其产品已广泛应用于多个产业,并与众多大型客户建立了长期合作关系。宇田储能的技术实力和市场份额在行业内均处于领先地位。中国化学赛鼎公司:中国化学赛鼎公司与中国科学院山西煤炭化学研究所合作,共同建设新型科创平台,进行研究开发并推广工业化应用相变储能材料。公司在产业方面规划了横向拓展与纵向延伸两条产业链,以拓展产品种类和满足用户需求。这种产学研结合的发展模式,使得中国化学赛鼎公司在相变材料领域保持了持续的创新力和竞争力。
四、【储能技术】什么是相变储能?
相变储能是利用相变材料(PCM)的储热特性来储存或释放热量。
一、相变储能的工作原理相变储能利用的是材料从一种物态转换到另一种物态时热力学状态(焓)的变化。例如,冰在融化为水的过程中会从周围环境吸收大量的热量,而在重新凝固时又会放出大量的热量。这种吸热/放热的过程中,材料的温度保持不变,即在很小的温度变化范围内能带来大量能量的转换,这是相变储能的主要特点。
二、相变材料的要求化学性能方面:在反复的相变过程中化学性能稳固,可多次循环利用,对环境友善,无毒,安全。物理性能方面:材料发生相变时的体积变化小,容易储存;放热过程温度变化稳固。经济性方面:材料的价格比较便宜,并且较容易制备。常见的相变状态中,固-气相变和液-气相变在过程中有气体产生,自身体积变化较大,因此较少被应用;固-固相变类型本身较少;固-液相变成为了应用中的主流。
三、相变储能材料的发展与应用发展历史:上世纪50年代,Maria Telkes博士观察到了硼砂相变吸热降温的效果,并研究了其相变循环次数。60年代,美国NASA展开了相变材料应用研究,以控制温度对航天器内宇航员与仪器的影响。90年代以来,相变储能材料作为冷却剂或者活化剂,也被用于光热、核能系统中的换热器里。近几年,相变储能的研究热点在探索复合相变材料,以及结合纳米技术的包装应用等领域。典型的相变材料:水:最常见的相变材料,在0℃水凝结成冰时释放的热量大概等于将水从0℃加热到80℃释放的热量。无机盐类:如铝硅盐类,融化温度远高于冰-水作为相变储能的工作温度,一般应用于高温领域,且相变潜热更大。石蜡:工作温度在水与无机盐类之间,适合于常温工况,相变时潜热在200-240KJ/Kg之间。石蜡作为相变储能材料,无毒性和腐蚀性,成本低,但导热系数小,单位体积储热能力差。复合相变材料:目前正在结合无机盐类和石蜡为代表的有机小分子类材料的优势,制成复合相变材料,如在石蜡中添加高热导率材料如铝、铜、石墨等,改善热物特性,提高储热能力。应用场景:建筑领域:常用于大容量储冷储热,一般与供热系统或建筑材料结合,如内墙、楼板等,也可在冷热源处配置,如冰蓄冷设备。在“被动式房屋”中,相变储能材料得到了很好的应用,与采暖通风系统结合。汽车领域:发动机的废热被储存后,可以在冷启动的时候重新使用。对于电动汽车,PCM材料能够保证电池的工作温度恒定在一个合适的范围,防止电池过热以保证安全,同时也能够避免冬天气温降低带来的续航里程缩短。
四、相变储能的优势能量密度高:相变材料在相变时的焓变比起温度变化时的焓变高了很多倍,因此能量密度高而且体积小。温度控制稳固:相变材料在吸热/放热过程中温度保持不变,有利于实现稳固的温度控制。综上所述,相变储能作为一种高效、环保的储能方式,在建筑、汽车等领域具有广泛的应用前景。随着复合相变材料和纳米技术的不断发展,相变储能的性能和效率将得到进一步提升。
五、储能方式:相变储能发电技术
相变储能发电技术相变储能发电技术是一种基于相变储能原理的先进发电技术。它利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用,从而提高能源利用效率,并缓解能量供求双方在时间、强度及地点上的不匹配。
一、相变储能的基本原理相变储能是一种潜热储存方式,其核心在于相变材料。相变材料是指在其物相变化过程中,可以与外界环境进行能量交换(从外界环境吸收热量或者向外界环境放出热量),从而达到控制环境温度和利用能量的目的的材料。当相变材料吸收热量时,它会从固态变为液态;当释放热量时,它又会从液态变回固态。在这个过程中,虽然材料的温度保持不变,但吸收或释放的潜热却相当大。这种特性使得相变储能具有储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著等优点。
二、相变储能发电技术的工作原理相变储能发电技术的工作原理主要包括充电循环(储能)和放电过程(发电)两个阶段。充电循环(储能)在充电循环阶段,电力驱动压缩机将液态工质压缩成高温气态工质。这些高温气态工质随后进入到下方的储热罐中,向固态的相变材料放热。相变材料吸收热量后变为液体。经过节流元件降压后,低温低压的气态工质进入到上方的蓄冷罐中,冷却相变材料,使其由液态变为固态。在这个过程中,相变材料向工质传热。随后,低温气态工质再次进入压缩机,循环重复上述过程。放电过程(发电)在放电过程阶段,泵用于将上方蓄冷罐中的液态工质加压后泵入下方储热罐。被加压后的液态工质流经下方储热罐时,吸热蒸发膨胀,并进入涡轮机中做功,实现发电。做功后的气态工质再次进入到上方蓄冷罐中,向相变材料放热,从而将其融化。工质随后变为液体并不断聚集,当聚集到一定体积后,再次经泵加压后进入下方储热罐,并循环重复上述过程。
三、相变储能发电技术的实际应用目前,相变储能发电技术已经在多个领域得到了广泛应用。例如,在澳大利亚的ESPL公司,他们正在积极推进基于相变材料的太阳能、风能等可再生能源存储技术,并开发新的相变材料以降低应用成本。此外,相变储能发电技术还可以利用太阳能、风能、工业废热等可再生能源与低品位热能,实现能量的高效利用与灵活存储。在建筑供暖等

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