相變材料（Phase change material,PCM）在外界溫度升高和降低時(shí)會(huì)發(fā)生相變過程,該過程伴隨著能量的變化。PCM由于具有可保持恒溫和存儲(chǔ)能量的特點(diǎn),被應(yīng)用在很多方面,但是在使用過程中存在體積損失,與周圍環(huán)境直接接觸發(fā)生反應(yīng)等問題,應(yīng)用受到局限。相變儲(chǔ)能微膠囊（Microencapsulation of phase change material,MEPCM）是一種核殼結(jié)構(gòu)的固體顆粒,殼層通常為高分子或無機(jī)化合物,核芯為PCM,采用物理或化學(xué)方法形成微膠囊。顆粒的殼層將PCM包裹與周圍介質(zhì)隔開,避免發(fā)生反應(yīng),同時(shí)有效控制了相變過程溫度和體積的損失,從而大大提高了其使用效率,具有廣闊的市場和應(yīng)用前景。目前,紡織、建筑等領(lǐng)域應(yīng)用MEPCM,使能源得到高效利用。在工業(yè)領(lǐng)域中,氣體吸附劑與PCM結(jié)合使用,使氣體吸附與解吸過程的能量被存儲(chǔ)并能得到釋放,從而能源被合理充分利用。但是,直接使用PCM會(huì)對設(shè)備系統(tǒng)造成影響,因此,制備出符合使用的MEPCM,并且探究一種具有放大可行性的方法對于節(jié)約能源具有重要意義。以苯乙烯（St）為單體聚合而成的聚苯乙烯殼體具有包封嚴(yán)實(shí),輕便易運(yùn)輸,耐高... 

【文章來源】：遼寧大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

PCM分類圖

第1章引言3太陽能熱系統(tǒng)分為三種。如圖1-2a所示，它是第一類收集器，PCM用于存儲(chǔ)太陽能。大多數(shù)收集器都用PCM集成罐代替了常規(guī)罐，從而降低了成本并節(jié)省了空間。提出一個(gè)新的系統(tǒng)（如圖1-2b所示），其配置稱為太陽能生活熱水（SDHW），其在傳熱流體（HTF）主太陽能回路中包括一個(gè)PCM節(jié)點(diǎn)[17-18]，該節(jié)點(diǎn)位于收集器和儲(chǔ)罐之間。與傳統(tǒng)的水基太陽能熱系統(tǒng)相比，該配置使太陽能分?jǐn)?shù)增加，夏季為8％，冬季為4％。五水硫代硫酸鈉被Canbazoglu等人[19]用作儲(chǔ)罐中的PCM，如圖1-2c所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種太陽能熱系統(tǒng)的充電速度比傳統(tǒng)太陽能系統(tǒng)快2.59–3.45倍。Sharma等人[20]使用盒式太陽能集熱器，設(shè)計(jì)，研發(fā)并評估了夜間和早晨熱水需求的潛熱存儲(chǔ)單元。使用了石蠟（54℃）作為潛熱存儲(chǔ)材料，并發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中潛熱存儲(chǔ)單元的性能非常好，可以在所需的溫度范圍內(nèi)獲得熱水。圖1-2太陽能熱系統(tǒng)：（a）集成到儲(chǔ)罐中的PCM（b）收集器和儲(chǔ)罐之間的PCM節(jié)點(diǎn)（c）集成到太陽能收集器中的PCM[17]（2）紡織品類在暴露于高溫或強(qiáng)輻射下時(shí)，消防防護(hù)服傳熱的實(shí)驗(yàn)和研究具有重要意義。當(dāng)從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，PCM會(huì)吸收能量，從而降低了熱傳遞。Hu等人[21]研究了嵌入PCM的消防防護(hù)服熱防護(hù)的數(shù)值模擬。通過比較簡化的一維模型，衣物中PCM的不同厚度和位置條件，以及PCM的熔化狀態(tài)和人類不可逆燒傷，關(guān)注溫度變化。結(jié)果表明，將PCM置于水和防潮層與內(nèi)層之間是更好的選擇，含有PCM的防護(hù)服的防護(hù)效果更好。（3）建筑領(lǐng)域建筑行業(yè)以及工業(yè)行業(yè)已成為全球能源消費(fèi)的主要領(lǐng)域，占能源消費(fèi)總量的28％[22]。為了應(yīng)對這種挑戰(zhàn)性的形勢，需要更有效地利用能源。因此，提高建筑物的能效是提高社會(huì)總能效的有效手段，并且對經(jīng)濟(jì)具有顯著的益處。PCM具有良好的品質(zhì)，例如使室

第1章引言4度，同時(shí)節(jié)省了能源。圖1-3顯示了PCM在建筑物中的一些應(yīng)用[23-27]，含有PCM的墻板具有較高的潛熱，穩(wěn)定的化學(xué)性能，與建筑材料結(jié)合并具有相容性。Biswas等人[28]進(jìn)行了納米PCM墻板的數(shù)值研究，他們使用COMSOL來測試模擬。通過處理大量數(shù)據(jù)，該模型獲得了驗(yàn)證。Lin等人[29]將PCM與地板結(jié)合使用，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度，節(jié)約能源的效果。圖1-3PCM在建筑上應(yīng)用分類此外，PCM對于解決工業(yè)廢熱問題也有幫助，Jan等人[30]將四亞乙基五胺（TEPA）吸附劑與PCM（石蠟）結(jié)合去除工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的CO2，大大提高了工藝效率。在許多其他方面PCM也有所應(yīng)用[31-33]，達(dá)到了節(jié)約能源的效果。縱使PCM在多種領(lǐng)域有所應(yīng)用，但是以傳統(tǒng)方式使用PCM依然存在問題，例如PCM的固液相轉(zhuǎn)化會(huì)使材料泄漏[34-36]；當(dāng)溫度過高時(shí)，液體材料氣化導(dǎo)致體積損失[37]；PCM與周圍環(huán)境相互作用對系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響，必須使用特殊的潛熱設(shè)備或熱交換表面，這隨后會(huì)增加PCM與環(huán)境之間的相關(guān)成本和熱阻[38]。因此，提出封裝技術(shù)，先前已經(jīng)開發(fā)了許多封裝方法，例如微封裝和納米封裝技術(shù)，形狀穩(wěn)定的復(fù)合技術(shù)和插層技術(shù)。圖1-4顯示了可以使用各種方法封裝PCM的支撐材料類型[39]，表明對于PCM的封裝可以采用微膠囊封裝方法。


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