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為了解決環(huán)境污染和能源短缺問題，熱能存儲系統(tǒng)近年來備受關注，其中使用相變材料的潛熱存儲系統(tǒng)更是研究熱點。無機相變材料憑借其相變溫度范圍廣、潛熱高、導熱性好等優(yōu)勢，逐漸成為熱能存儲領域的 “新星”，廣泛應用于建筑、太陽能發(fā)電、工業(yè)余熱回收等多個領域。

（一）中低溫 “能手”：水合鹽

水合鹽是重要的中低溫儲能相變材料，熔點范圍從幾攝氏度到一百多攝氏度。不過，它存在過冷和相分離的問題。為解決這些問題，研究人員想了很多辦法。比如，添加成核劑和增稠劑。像在醋酸鈉三水合物（SAT）中添加特定比例的十二水合磷酸氫二鈉（DSP）和成核劑、羧甲基纖維素（CMC）作增稠劑，能降低過冷度，防止相分離。同時，添加膨脹石墨（EG）等導熱促進劑，能提高其導熱性。此外，封裝水合鹽也是改善性能的有效途徑，不僅能抑制過冷和相分離，還能提高熱穩(wěn)定性和可靠性。

（二）中高溫 “擔當”：熔鹽和金屬（合金）

熔鹽包括氯化物、硝酸鹽、碳酸鹽等，常被用作高溫相變材料。但純熔鹽存在泄漏、導熱性低等問題，所以通常會對其進行改性。研究人員會使用硅藻土、徑向介孔二氧化硅等作為支撐材料防止泄漏，添加石墨、CuO 等提高導熱性。其中，共晶熔鹽因性能穩(wěn)定更受青睞。不過，熔鹽的腐蝕性問題也不容忽視，需要進一步研究解決。

金屬和合金作為相變材料，具有導熱性高、單位體積潛熱大等優(yōu)點，在高溫儲能方面表現(xiàn)出色。例如，銅球被封裝后可作為高溫相變材料，具有良好的熱穩(wěn)定性；Al-Si 合金等也被廣泛研究應用。然而，金屬和合金存在價格昂貴、易氧化、與其他材料兼容性差等缺點，限制了它們的大規(guī)模應用。

換熱器與相變材料結合，兼具換熱和儲熱功能。不同類型的換熱器與無機相變材料搭配，效果各異。管殼式換熱器中，PCM 的熔化過程受表面體積比、傳熱流體速度等因素影響；翅片熱管輔助換熱器里，熱管間距、翅片長度等會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生作用；還有膠囊形換熱器等，也在研究中展現(xiàn)出獨特的性能。

（一）太陽能發(fā)電的 “穩(wěn)定器”

在聚光太陽能發(fā)電（CSP）中，無機相變材料能有效解決太陽能間歇性的問題。在伊朗的 Shiraz 太陽能發(fā)電廠，集成 PCM 后，整體火用效率大幅提升。還有一些新型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，利用高溫 PCM 和石墨等增強傳熱性能，實現(xiàn) 24 小時持續(xù)供電，為環(huán)保助力。

（二）太陽能熱水器的 “好幫手”

傳統(tǒng)太陽能熱水器存在集熱差、夜間熱損失大等問題。將無機相變材料融入其中，能顯著提升性能。比如，在熱水儲罐中添加 PCM 模塊，可提高能量密度，延長熱水保溫時間。在太陽能集熱器中使用 PCM，能增強集熱效率，在夜間也能提供適宜溫度的熱水。

（三）工業(yè)余熱回收的 “節(jié)能利器”

工業(yè)生產(chǎn)會產(chǎn)生大量余熱，熱能存儲系統(tǒng)可以解決余熱回收中的時間和地理不匹配問題。像在鋼鐵工業(yè)中，集成高溫 PCM 的蒸汽發(fā)生器能有效回收余熱，減小設備尺寸，增加發(fā)電量。同時，使用 NaOH 等 PCM 的潛熱存儲系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)系統(tǒng)，具有更高的儲熱密度和更低的能耗及排放。