لمحة عامة عن مواد تخزين الطاقة المتغيرة في المرحلة

مواد تغيير مرحلة تخزين الطاقة:

• مواد تغيير المرحلة لتخزين الطاقة تشير إلى المواد التي تستخدم الحرارة الكامنة لتغيير المرحلة لتخزين الطاقة.
• يُعرف أيضًا باسم تخزين طاقة تغيير المراحل أو تخزين الحرارة ، تخزين الطاقة ، مواد تخزين الحرارة ، مواد تخزين طاقة الحرارة الكامنة ، والتي يشار إليها باسم مواد تغيير المراحل.

خصائص مواد تغيير مراحل تخزين الطاقة:

• مواد تغيير مرحلة تخزين الطاقة لديها مزايا كثافة تخزين الطاقة العالية ، وتغير درجة الحرارة الصغيرة في عملية امتصاص الحرارة وإطلاقها ، وسهولة التحكم في العملية ،والتي لها مجموعة متنوعة من المواد وتستخدم على نطاق واسعأجهزة تخزين الطاقة لديها القدرة على تغيير حالتها الفيزيائية واستيعاب أو إطلاق الحرارة الكامنة ضمن نطاق درجة حرارة معين.

• أخذ تغير المرحلة الصلبة السائلة كمثال ، عند تسخينها إلى نقطة الانصهار ، فإن مادة تغيير المرحلة تمتص وتخزن كمية كبيرة من الحرارة الكامنة أثناء عملية الانصهار.عندما تبرد إلى نقطة التجمد، يطلق PCM الحرارة الكامنة أثناء عملية التجمد.
• يجب أن تكون مواد تغيير المرحلة لتخزين الطاقة لها الخصائص التالية: عدم السمية، درجة حرارة مناسبة لتغيير المرحلة، الحرارة الكامنة الكبيرة لتغيير المرحلة، الأداء المستقر،عكسية جيدة لتغيير المراحل، معدل التوسع والانكماش الصغير أثناء تغيير المرحلة، والقيادة الحرارية الممتازة، والسعر المنخفض وسهولة توفر المواد الخام.

تصنيف مواد تغيير المراحل لتخزين الطاقة:

• يمكن تقسيم مواد تغيير مرحلة تخزين الطاقة إلى أربع فئات وفقًا لشكل تغيير المرحلة.
• مواد تغيير المراحل الصلبة السائلة، مواد تغيير المراحل الصلبة الغازية، مواد تغيير المراحل السائلة الغازية ومواد تغيير المراحل الصلبة الصلبة.الحرارة الكامنة لتغيير المرحلة بين مواد تغيير المرحلة الغاز الصلب ومواد تغيير المرحلة الغاز السائل كبيرة، ولكن تغير الحجم الكبير والضغط العالي والقيادة الحرارية الضعيفة تحد من نطاق تطبيقها. الحرارة الكامنة لتغيير المرحلة من مواد تغيير المرحلة الصلبة الصلبة منخفضة ،عملية تغيير المرحلة بطيئة، ونطاق التطبيق صغير.
• المواد الصلبة السائلة لتغيير المرحلة لديها مزايا الحرارة الكامنة الكبيرة لتغيير المرحلة ، ومجموعة واسعة من درجة حرارة تغيير المرحلة والتكلفة المنخفضة ،وهي مواد لتغيير مراحل تخزين الطاقة ذات قيمة عملية كبيرة وتقنية ناضجة، لذلك عادة ما تشير مواد تغيير المرحلة لتخزين الطاقة إلى مواد تغيير المرحلة الصلبة السائلة.

• يمكن تقسيم مواد تغيير المرحلة لتخزين الطاقة إلى مواد غير عضوية وعضوية (بما في ذلك البوليمرات) ومواد تغيير المرحلة المركبة وفقًا لتكوينها.المواد غير العضوية لتغيير المراحل تشمل أساسا المعادن والسبائك، الملحات الهدراتية البلورية ، الملحات المنصهرة ، الخ ، والتي لها مزايا الحرارة الكامنة الكبيرة لتغيير المرحلة ، وكثافة تخزين الطاقة الحجمية العالية والقيادة الحرارية الكبيرة ،ولكن لديها عوائق من التبريد منخفضة سهلة وفصل المراحل، حاوية التآكل وتسرب المرحلة السائلة.
• وتشمل مواد تغيير المرحلة العضوية بشكل رئيسي الهيدروكربونات الأليفاتية (البارافين ، إلخ) ، الأحماض الدهنية ، الكحولات ، البولينول ، إلخ ، والتي لها مزايا الحرارة الكامنة الكبيرة لتغيير المرحلة ،أداء مستقر وتكلفة منخفضة، ولكن لديها عوائق من التوصيل الحراري الصغيرة، وانخفاض الكثافة، المتطايرة والشيخوخة السهلة.
• المواد المركبة لتغيير المرحلة تشير أساسًا إلى المواد العضوية وغير العضوية لتغيير المرحلة لتحسين أوجه القصور في المواد غير العضوية أو العضوية لتحويل المرحلة.وأكثرها دراسة هي مواد تغيير المرحلة الشكل (SSPCM) ومواد تغيير المرحلة المكبسولة (MEPCM).
• يتم تقسيم PCM لتخزين الطاقة إلى درجات حرارة عالية (فوق 250 درجة مئوية) ،مواد تغيير المرحلة في درجات حرارة متوسطة (250-100 درجة مئوية) ودرجات حرارة منخفضة (أقل من 100 درجة مئوية) وفقًا لمجموعة درجات حرارة تغيير المرحلة.
• وتستخدم مواد تخزين الطاقة عالية درجة الحرارة في توليد الطاقة الحرارية الشمسية المركزة واسترداد الحرارة الصناعية النفايات ومحركات الحرارة عالية درجة الحرارة ومجالات أخرى.
• يتم استخدام مواد تخزين الطاقة المتغيرة في درجة الحرارة المتوسطة بشكل رئيسي في الاستخدام الحراري الشمسي والجفاف والإزالة من الرطوبة ومجالات أخرى.مواد تخزين الطاقة ذات التغير في المرحلة منخفضة درجة الحرارة لديها آفاق تطبيق واسعة في مجالات حفظ الطاقة في المباني، الإدارة الحرارية للأجهزة الإلكترونية، والتخزين البارد منخفض درجة الحرارة.

أبحاث وتطوير مواد تخزين طاقة تغيير المراحل:

• تصميم وإعداد وتكثيف مواد تغيير مرحلة تخزين الطاقة هي مفتاح أبحاث وتطوير المواد.من أجل الحصول على درجة حرارة تغيير المرحلة المناسبة وحرارة خفية لتغيير المرحلة، من الضروري أن يتم تخليق مجموعة متنوعة من مواد تغيير المراحل إلى مواد متعددة المكونات مختلطة لتغيير المراحل وفقًا لنسبة معينة.

• تحضير مواد تغيير المرحلة لتخزين الطاقة يتضمن أساسا الطرق الميكانيكية (تحميل مواد تغيير المرحلة في حاويات) ، والأساليب الفيزيائية (طريقة الخلط، طريقة التلقيح،الخ.) ، والطرق الكيميائية (طريقة البوليمر البوليمرية، وطريقة سول-جيل، الخ) وطريقة الكبسولة الدقيقة.
• بالنسبة لمواد تغيير المراحل ذات التوصيل الحراري المنخفض ، من الضروري إضافة مواد ذات التوصيل الحراري الممتازة (ملء المعادن والجرافيت وألياف الكربون ، إلخ) ،إضافة الأضلاع أو تغليف الكبسولة لتقويةوبالإضافة إلى ذلك، فإن متانة واقتصادية من PCMs تخزين الطاقة هي مفتاح لتطوير تطبيقاتها.