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新材料
相变储热高效节能技术的开发

成熟阶段:生长期

项目简介及特点


    节能已成为我国国民经济和社会可持续发展的战略目标。相变材料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,从而实现热能的高效存储和可控释放,应用前景广阔。本项目面向建筑节能、工业余热回收、太阳能热发电、国防和民用电器等领域,分别研发出多种高质量相变储热材料。

    相变储热技术的优点包括:1)储热密度高,能够实现能量的高效储存、时空转移和转化,相变储热密度通常要比显热储热高1-2个数量级,这也意味着相同的条件下储热单元的体积要远远小于显热存储。2)工作温度接近恒定,除储热外,还能实现热保护(热沉)、调温、热缓冲和热控等多种功能。利用相变潜热能量,本项目针对不同行业节能降耗的实际需求,研发出多种相变材料系列产品,包括石蜡和结晶水合盐基的低温相变材料、金属基和陶瓷基高温相变材料等,并掌握了完备的封装技术。

专利和进展情况

    本项目申请发明专利3项,授权1项。目前已掌握完备的相变材料制备和封装工艺,包括熔点-20--100度的液体和固体石蜡基相变储热材料,以及从纳米到宏观尺度的高质量相变胶囊,胶囊热导率高,储热密度大,尺度可控,可规模化制备;研发出的自封装的核壳结构双金属材料,相变温度最高达1000度,通过上百次热循环实验无泄露,储热密度和热导率高,是目前已知性能最好的超高温金属相变材料。

经济效益与应用前景

    低温相变储热材料已经在电热水器、大规模太阳能热水系统中得到应用,能耗比同类产品低5-10%,投资小,回收期短,为合作企业年增产值1000万元以上。除此之外,在建筑节能、热控、涂料等行业具有广泛应用前景。高温相变材料应用于钢铁企业的高温烟气余热回收,在煤发电等多种工业余热方面具有巨大应用潜力。除此之外,还可作为太阳能热发电、工业窑炉和热风炉的蓄热材料等,相关的工作正在进行之中。

产业化方式及条件

    合作开发、技术许可等方式均可。