儲(chǔ)熱材料研究現(xiàn)狀及相變儲(chǔ)熱研究進(jìn)展

劉 芮, 王振興, 張文靜, 張生德*, 張清華

(1.上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司,上海 200063;2.東華大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院,上海 201620;3.上海送變電工程有限公司,上海 200235)

0 引言

熱能儲(chǔ)存作為提高能源利用效率的重要技術(shù)之一,其在推進(jìn)新型能源體系建設(shè),積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和以及以確?！靶履茉?儲(chǔ)能”一體化調(diào)度機(jī)制順利實(shí)現(xiàn)等方面具有顯著意義。

熱儲(chǔ)能是一種可利用儲(chǔ)熱材料作為媒介的技術(shù),可將太陽能光熱、地?zé)?、工業(yè)余熱等熱能或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為熱能進(jìn)行儲(chǔ)存,并在需要時(shí)釋放以解決由于時(shí)間、空間或強(qiáng)度上的熱能供給與需求不匹配所帶來的問題。這種技術(shù)最大限度地提高了整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率。熱儲(chǔ)能可分為化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱、顯熱儲(chǔ)熱和潛熱儲(chǔ)熱[1]?；瘜W(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱利用復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程儲(chǔ)存能量、對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求高、成本高效率低,故無法大規(guī)模應(yīng)用;顯熱儲(chǔ)熱利用材料自身在溫度升高和降低過程中熱能的變化進(jìn)行熱能的儲(chǔ)存/釋放,低儲(chǔ)熱密度導(dǎo)致其儲(chǔ)熱裝置體積過大,因而存在一定的應(yīng)用局限;相變儲(chǔ)熱技術(shù),又稱潛熱儲(chǔ)熱技術(shù),運(yùn)用相變材料(Phase Change Materials,PCM)的吸/放熱能力,進(jìn)行熱量的存儲(chǔ)和釋放。PCM不僅具有高儲(chǔ)熱密度,而且相變溫度穩(wěn)定,因此在太陽能熱利用、廢熱余熱回收、熱管理系統(tǒng)以及建筑節(jié)能等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景[2-3]。

PCM是潛熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的核心組成。根據(jù)相變溫度可將PCM分為低溫相變材料(<100 ℃)、中溫相變材料(100～300 ℃)和高溫相變材料(>300 ℃)。低溫相變材料主要涵蓋有機(jī)相變材料,例如:石蠟類、脂肪酸及其衍生物類的固-液相變材料以及多元醇、聚乙烯類的固-固相變材料;中高溫相變材料主要為無機(jī)鹽類和合金類。與合金類相變材料相比,無機(jī)鹽類相變材料儲(chǔ)熱溫區(qū)更廣、性價(jià)比更高且較易制備,因此在中高溫儲(chǔ)熱領(lǐng)域擁有更為顯著的優(yōu)勢(shì)和潛力[4-5]。

綜上所述,本文以儲(chǔ)熱技術(shù)的研究背景與現(xiàn)狀出發(fā),介紹了以PCM為主的儲(chǔ)熱材料的的組成、制備技術(shù)、性能特點(diǎn)、應(yīng)用前景、存在的問題及未來研究重點(diǎn)。

1 儲(chǔ)熱技術(shù)的研究背景與意義

1.1 能源形勢(shì)與儲(chǔ)能重要性

能源作為社會(huì)不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)和社會(huì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?對(duì)于人類的生存和發(fā)展至關(guān)重要。過去幾年,由于地緣政治、氣候變化以及世界經(jīng)濟(jì)問題等多種因素相互交織,相關(guān)國家調(diào)整能源政策,全球能源前景仍不明朗。作為能源消耗大國,能源問題已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和制約因素。

能源的消耗主要集中在工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及建筑用能等方面。英國石油公司發(fā)布的《BP世界能源展望2020》指出:1990年后的二十年間,全球GDP由46萬億美元增長到109萬億美元,年平均增長率3.3%;人口由53億增長到74億,年平均增長率1.3%;一次能源消耗量由8 142兆噸油當(dāng)量增長到13 276兆噸油當(dāng)量,年平均增長率1.9%。按照BP的預(yù)測(cè),隨著中國工業(yè)化漸入尾聲,全球工業(yè)生產(chǎn)耗能增長速度將放緩,2050年中國仍將會(huì)是全球最大的能源消費(fèi)國,能源需求的增速會(huì)有所放緩,但仍占全球能源消費(fèi)份額的20%以上。大力發(fā)展新能源和可再生能源是我國能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵政策,也是保障我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措[6-7]。

國際能源署在《2022世界能源展望》報(bào)告中依據(jù)全球能源轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀對(duì)未來能源發(fā)展前景進(jìn)行了預(yù)測(cè)?；剂显谌蚰茉唇Y(jié)構(gòu)中的占比將從目前的80%下降至2030年的75%,到2050年降至60%。煤炭與石油需求將在21世紀(jì)30年代中期達(dá)到峰值后趨于穩(wěn)定。根據(jù)我國能源發(fā)展戰(zhàn)略,提升可再生能源占比,提高能源利用效率勢(shì)在必行。

中國仍處在能源轉(zhuǎn)型的進(jìn)程之中。一方面,未來的幾十年內(nèi),世界能源仍以化石燃料為主導(dǎo)。中國亦是世界上最大的碳排放國和煤炭生產(chǎn)國,且目前世界在建能源電廠的一半位于中國。另一方面,我國在電動(dòng)汽車、可再生能源發(fā)電與供應(yīng)鏈等領(lǐng)域的清潔能源技術(shù)居世界領(lǐng)先地位。據(jù)2023年1月發(fā)布的發(fā)布《新時(shí)代的中國綠色發(fā)展》白皮書,截至2021年末,我國能源結(jié)構(gòu)得到了明顯調(diào)整,清潔能源消費(fèi)比重由2012年的14.5%攀升至25.5%,而煤炭消費(fèi)比重則從2012年的68.5%下滑至56.0%。值得重視的是,可再生能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模已突破10億kW,占全國總發(fā)電裝機(jī)容量的44.8%。具體而言,水電、風(fēng)電以及光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模均超過3億kW,分別居于全球領(lǐng)先地位。相較化石能源,大多數(shù)清潔能源具有波動(dòng)性、間歇性以及不連續(xù)性等特征,易導(dǎo)致供能和用能在時(shí)空上的不匹配[8]。而利用儲(chǔ)能技術(shù)提前儲(chǔ)存能量,在需要時(shí)將其釋放,可有效緩解清潔能源的缺陷,有效提高能源利用率[9-11]。

1.2 儲(chǔ)熱技術(shù)的必要性

可再生能源的合理開發(fā)與余熱資源的高效利用作為能源領(lǐng)域內(nèi)“開源節(jié)流”的兩大主題備受關(guān)注,但在實(shí)際的開發(fā)利用過程中仍存在一些問題:第一,能源在時(shí)間和空間上分散性大。以太陽能和風(fēng)能為代表的可再生能源和以工業(yè)余熱為代表的余熱資源分別受晝夜轉(zhuǎn)換、天氣變化(陰晴、風(fēng)速)以及工藝要求等影響,具有明顯的不連續(xù)、波動(dòng)性大等特征,無法得到穩(wěn)定的能量輸出,阻礙其高效開發(fā)利用。以光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為例,其輸出能量的不穩(wěn)定性和低可調(diào)度性難以滿足并網(wǎng)的要求,直接并網(wǎng)后電網(wǎng)將受到?jīng)_擊,給其安全運(yùn)行造成不利影響,“棄光棄風(fēng)”現(xiàn)象嚴(yán)重。第二,供求關(guān)系在時(shí)間、空間上不匹配。以用電為例,通常日間較晚間用電負(fù)荷高,通過實(shí)時(shí)用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整存在響應(yīng)慢、效果有限和成本高等問題,導(dǎo)致高峰時(shí)段的電力短缺和低峰時(shí)段的電力過剩。而在一定時(shí)間/某一區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)的大量能量,當(dāng)需求側(cè)無法及時(shí)消解這部分能量,又無法將多余的能量傳輸?shù)叫枰牡貐^(qū),也會(huì)造成“棄光棄風(fēng)”現(xiàn)象。

儲(chǔ)能技術(shù)是有效解決以上問題的關(guān)鍵。儲(chǔ)能方式有很多,表1是儲(chǔ)能技術(shù)在各性能指標(biāo)上的對(duì)比。

表1 不同儲(chǔ)能方式的對(duì)比[12]Tab.1 Comparison of different storage methods [12]

熱能是能源的核心,貫穿于能源傳遞、轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存鏈條的始終。作為一次能源和二次能源之間的紐帶,起著至關(guān)重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球90%的能源預(yù)算都用于熱能的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲(chǔ)存[13]。居住生活和工業(yè)生產(chǎn)過程中,接近50%的能源需求與消耗均是以熱能的形式存在的,載體形態(tài)各異、空間上分散、時(shí)間上間歇不穩(wěn)定、隨時(shí)間和空間不斷變化[14]。與儲(chǔ)電技術(shù)相比,儲(chǔ)熱技術(shù)適用范圍更廣、涵蓋能量更多、應(yīng)用成本更低,可有效提高能源的綜合利用效率,匹配熱能的供給和需求、調(diào)控關(guān)鍵設(shè)備和過程溫度,加強(qiáng)我國的能源綜合利用、開發(fā)可再生能源以及有效利用余熱資源,具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義[15]。

2 儲(chǔ)熱技術(shù)概述

2.1 儲(chǔ)熱技術(shù)分類

根據(jù)材料熱能儲(chǔ)存和釋放的方式,可將儲(chǔ)熱技術(shù)分為化學(xué)儲(chǔ)熱和物理儲(chǔ)熱,其中物理儲(chǔ)熱又可分為顯熱儲(chǔ)熱、潛熱儲(chǔ)熱和顯熱-潛熱復(fù)合儲(chǔ)熱。表2為各儲(chǔ)能技術(shù)的對(duì)比情況。

表2 各類儲(chǔ)熱技術(shù)的特點(diǎn)[9]Tab.2 Characteristics of various thermal storage technologies [9]

2.1.1 化學(xué)儲(chǔ)熱

化學(xué)儲(chǔ)熱是指利用可逆的化學(xué)反應(yīng)過程,在化學(xué)鍵的斷裂和形成的過程中存儲(chǔ)和釋放能量,化學(xué)儲(chǔ)熱可表示為以下形式:

A-B+ΔH→A+B

(1)

式中:A-B為反應(yīng)物或者吸附質(zhì);H為摩爾反應(yīng)焓。

熱源放出的熱量被A-B吸收,發(fā)生吸熱化學(xué)反應(yīng)或脫附反應(yīng),生成易于實(shí)現(xiàn)分離的物質(zhì)A和B,并同時(shí)儲(chǔ)存熱量。當(dāng)A和B再次接觸時(shí)發(fā)生放熱反應(yīng)或者吸附反應(yīng)生成A-B,同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱能的釋放過程,整個(gè)過程的熱化學(xué)儲(chǔ)熱量Q可表示為

Q=m×ΔH÷M

(2)

式中:H為摩爾反應(yīng)焓;M為摩爾質(zhì)量;m為反應(yīng)物質(zhì)的質(zhì)量。

在熱化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)中,產(chǎn)物分離為常用的化學(xué)反應(yīng)。儲(chǔ)熱密度決定單位熱化學(xué)儲(chǔ)熱單元的體積,同等儲(chǔ)熱體積下,具有高儲(chǔ)熱密度的材料儲(chǔ)熱能力更好?；瘜W(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱的儲(chǔ)存時(shí)間長、成本低且材料安全、無毒以及易處理[16],且有較高的儲(chǔ)熱密度,約為顯熱/潛熱儲(chǔ)熱的10/5倍[17]。但實(shí)際應(yīng)用過程中,化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)存在儲(chǔ)存容器和系統(tǒng)密封性差、化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物具有腐蝕性等問題,目前該項(xiàng)技術(shù)仍未批量化、規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用[18-19]。

2.1.2 顯熱儲(chǔ)熱

顯熱儲(chǔ)熱是利用材料的比熱容,即通過物質(zhì)本身的溫度改變來儲(chǔ)存熱量。當(dāng)外界熱源溫度較高時(shí),熱量將從周圍傳遞到材料中,這就是儲(chǔ)熱;將該材料置于低溫條件后,熱量又會(huì)傳遞出去,提高周圍的溫度,即放熱。顯熱蓄熱量Q可表示為

Q=CP×m(T2-T1)

(3)

式中:CP為儲(chǔ)熱材料的比熱容;m為儲(chǔ)熱材料的質(zhì)量;T1、T2分別為儲(chǔ)熱起始溫度與儲(chǔ)熱終止溫度。

目前顯熱儲(chǔ)熱的應(yīng)用較為廣泛,其過程通常只需實(shí)現(xiàn)溫度控制,操作與管理簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟,具有熱容大和成本低等特點(diǎn)。依據(jù)所用材料物態(tài)的不同又可以分為固態(tài)顯熱儲(chǔ)熱和液態(tài)顯熱儲(chǔ)熱[20]。100 ℃以內(nèi)液態(tài)的顯熱儲(chǔ)熱材料中,水的性價(jià)比是最高的。相對(duì)于其他的相變材料,水具有能量密度高、體積小、來源廣以及成本低等諸多優(yōu)勢(shì)[21]。然而,顯熱儲(chǔ)熱的儲(chǔ)能密度小、溫度變化區(qū)間大。在使用過程中,材料的溫度會(huì)持續(xù)變化,從而導(dǎo)致放熱速率不穩(wěn)定。當(dāng)材料溫度與環(huán)境溫度接近時(shí),熱量交換需要的時(shí)間較長,儲(chǔ)存的熱量難以保存,且該項(xiàng)技術(shù)所應(yīng)用的儲(chǔ)熱系統(tǒng)體積龐大,難以滿足緊湊空間使用的要求[22-24]。

2.1.3 潛熱儲(chǔ)熱(相變儲(chǔ)熱)

潛熱儲(chǔ)熱又稱相變儲(chǔ)熱,物質(zhì)在各類形式的相變過程中,均會(huì)吸收或放出相變潛熱,這一過程也是物質(zhì)從兩相中轉(zhuǎn)變的過程。相變?yōu)槲锢磉^程,不涉及化學(xué)反應(yīng),通常相的化學(xué)組成在相變前后不發(fā)生變化。

相變儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱量Q可表示為

Q=m(CP×ΔH+β×L)

(4)

式中:m為相變材料的質(zhì)量;L為相變潛熱;CP為比熱容;β為液相率。

按相變方式可將相變材料分為固-液、固-氣、固-固、液-氣和液-液相變材料。液-液、固-固相變材料與液-氣、固-氣相變材料由于相變潛熱較小/體積變化較大,不適合作為儲(chǔ)熱材料。在相變儲(chǔ)熱中,固-液相變是最為常見的。這一過程發(fā)生在物質(zhì)處于某一特定溫度時(shí),經(jīng)歷熔化或凝固會(huì)伴隨著大量的潛熱吸收和釋放。此類材料具有儲(chǔ)能密度大、相變溫度恒定以及相變體積變化小等一系列優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是儲(chǔ)能材料的理想選擇。利用相變材料進(jìn)行熱量的存儲(chǔ)與釋放具有成本低、熱效應(yīng)強(qiáng)、儲(chǔ)熱密度高、相變溫度適宜以及體積變化小的優(yōu)點(diǎn),在能量管理、清潔能源的開發(fā)利用等方面具有較好的應(yīng)用前景。但部分潛熱儲(chǔ)熱材料也具有一定的腐蝕性(如CaCl2·5H2O等),在使用過程中要考慮相容性問題[25-28]。

2.1.4 復(fù)合儲(chǔ)熱

基于上述三種儲(chǔ)熱方式的優(yōu)缺點(diǎn),單一性材料已不能滿足新型能源裝備對(duì)儲(chǔ)熱材料的需求。利用顯熱材料形成具有微小空隙的空間支架作為封裝,把潛熱相變材料包裹起來,制備高性能的顯熱-潛熱復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料,是滿足新型能源裝備系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)熱材料要求的有效途徑。當(dāng)相變材料發(fā)生相變時(shí),不僅能保持其原有的形狀,而且相變過程不會(huì)發(fā)生泄漏。將來源廣泛、成本低廉的顯熱儲(chǔ)熱材料與儲(chǔ)熱密度高、易于管理的潛熱儲(chǔ)材料結(jié)合,制備復(fù)合儲(chǔ)熱材料已成為國內(nèi)外學(xué)者的重要關(guān)注點(diǎn)[29-31]。

2.2 相變儲(chǔ)熱技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

化學(xué)儲(chǔ)熱的儲(chǔ)熱密度較高,將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能后,可長時(shí)間儲(chǔ)存而不需絕熱措施,并能實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)儲(chǔ)熱和遠(yuǎn)距離能量輸送。但反應(yīng)過程復(fù)雜且伴隨一定安全隱患,目前仍處于研究階段。顯熱儲(chǔ)熱可利用固體、液體的顯熱,儲(chǔ)熱密度與材料比熱容和溫度變化區(qū)間直接相關(guān),溫度變化區(qū)間隨比熱容增大而增大,儲(chǔ)熱密度也增加,但儲(chǔ)熱密度范圍有限。顯熱儲(chǔ)熱被廣泛應(yīng)用于太陽能熱水器、太陽能熱發(fā)電等領(lǐng)域,成本較低?；炷?、巖石、熔融鹽以及導(dǎo)熱油等是常用的顯熱儲(chǔ)熱材料。

相變儲(chǔ)熱具有極高的儲(chǔ)熱密度,比顯熱儲(chǔ)熱高出5倍以上。因此,可顯著減小設(shè)備體積,避免占用過多地面空間。此外,相變過程近似恒溫,體積變化小,控制簡(jiǎn)單,安全可靠。相變儲(chǔ)熱的單位能量存儲(chǔ)成本介于顯熱儲(chǔ)熱和化學(xué)儲(chǔ)熱之間,且低于大多數(shù)儲(chǔ)電技術(shù)。

總體而言,相變儲(chǔ)熱技術(shù)是一種平衡性能比較出色的儲(chǔ)熱技術(shù),同時(shí)也適用于多個(gè)領(lǐng)域,如:電子電氣設(shè)備和車輛電池的熱管理、軍事紅外偽裝、航天航空的動(dòng)力支持與熱防護(hù)、服裝紡織和防火阻燃等。

2.3 儲(chǔ)熱系統(tǒng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)

強(qiáng)化傳熱是指采用一定的技術(shù)手段增加熱傳遞過程的傳熱量,從而提高換熱設(shè)備的利用率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、保護(hù)高溫部件和降低成本等目標(biāo)。絕大多數(shù)相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)在0.1～2.0 W/(m·K)之間,針對(duì)其熔化/凝固過程中熱導(dǎo)率低引起的傳熱速率慢的問題,可通過使用高導(dǎo)熱添加劑[32-36](如金屬納米粒子、碳納米管和石墨烯等)直接提高相變材料熱導(dǎo)率,還可通過增強(qiáng)相變材料熱能傳輸機(jī)理研究、優(yōu)化儲(chǔ)熱設(shè)備結(jié)構(gòu)以及聯(lián)合強(qiáng)化傳熱等途徑對(duì)儲(chǔ)熱系統(tǒng)強(qiáng)化傳熱。

基于熱力學(xué)和系統(tǒng)論等相應(yīng)結(jié)論,明晰傳熱強(qiáng)化機(jī)理,可以進(jìn)一步發(fā)揮各類儲(chǔ)熱材料、傳熱技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。張春偉等[37]歸納總結(jié)了熱源與熱匯的三種相對(duì)幾何關(guān)系(擴(kuò)張式、平行式和收縮式),可有效指導(dǎo)相變儲(chǔ)熱結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)。郭紹振等[38]通過對(duì)儲(chǔ)熱特性進(jìn)行數(shù)值分析與驗(yàn)證,比較了不同熔點(diǎn)復(fù)合相變材料進(jìn)行組合時(shí)儲(chǔ)熱裝置最佳儲(chǔ)熱工況。

優(yōu)化儲(chǔ)能設(shè)備結(jié)構(gòu)一般有兩種方法,即在儲(chǔ)熱系統(tǒng)中增加不同結(jié)構(gòu)的翅片管[39-40]或使用熱管[41]作為傳熱設(shè)備,均可增加相變材料的傳熱表面積。翅片的數(shù)量、高度以及厚度等對(duì)系統(tǒng)傳熱性能影響很大,優(yōu)化這些參數(shù),最大限度強(qiáng)化傳熱,熱管可加速PCM融化/凝固過程,其儲(chǔ)熱效果較翅片結(jié)構(gòu)好,但工作流體的泄漏問題仍未完全解決[42-43]。

將上述增強(qiáng)技術(shù)結(jié)合起來,可進(jìn)一步提高傳熱效率。如將翅片或熱管與泡沫金屬、納米顆粒復(fù)合相變材料進(jìn)行聯(lián)合強(qiáng)化[44-45]。

總之,不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)強(qiáng)化傳熱的具體要求也各不相同。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景,選擇針對(duì)性的強(qiáng)化傳熱方法,是先進(jìn)強(qiáng)化傳熱理論與技術(shù)的研究目標(biāo)。

2.4 相變儲(chǔ)熱材料分類

相變儲(chǔ)熱技術(shù)依托合適的PCM,可減少能源消耗、提高能量利用轉(zhuǎn)化。PCM種類豐富,可分為無機(jī)、有機(jī)、復(fù)合材料三類,各類材料特性不同且均存在自身的局限性。為滿足大規(guī)模應(yīng)用的要求,理想的相變儲(chǔ)熱材料應(yīng)同時(shí)具備圖1所示的性質(zhì)[46]。但實(shí)際情況下,不同的特性具有局限性,往往無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)。可通過物理或化學(xué)等方法對(duì)已有相變材料改性,得到性能更優(yōu)越的復(fù)合相變材料,提升儲(chǔ)熱、傳熱、穩(wěn)定性、安全性以及成本等方面的綜合性能。

圖1 部分有機(jī)相變材料的熱物性參數(shù)[46]Fig.1 Thermophysical parameters of some organic phase change materials[46]

2.4.1 有機(jī)相變儲(chǔ)熱材料

中低溫儲(chǔ)熱材料以醇類、石蠟、脂肪酸、芳香烴類以及高分子聚合材料為主,這些有機(jī)相變材料的相變潛熱較高,一般在150～240 J/g之間[47-48]。通常情況下,隨著有機(jī)物碳鏈的增長,相變溫度和相變焓也隨之增加。這些有機(jī)材料具有多重優(yōu)勢(shì),如單位質(zhì)量儲(chǔ)熱密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好、固態(tài)成型良好、化學(xué)穩(wěn)定性高、過冷度小、腐蝕性低以及熱穩(wěn)定性較好,其成本也相對(duì)較低。但有機(jī)相變材料仍然存在著一些問題,如:單位體積儲(chǔ)熱密度較低、相變點(diǎn)較低、導(dǎo)熱系數(shù)較小以及易燃易爆等問題。此外,部分材料也具有一定的毒性,不適合在高溫環(huán)境中使用。表3中列出了一些有機(jī)相變材料的熱物性參數(shù)供參考。

表3 部分有機(jī)相變材料的熱物性參數(shù)[49]Tab.3 Thermophysical parameters of some organic phase change materials[49]

2.4.1.1 石蠟

石蠟(CnH2n+2,n=17～35)主要為直鏈烷烴,熔點(diǎn)低、相變潛熱大,直鏈烷烴熔點(diǎn)隨碳鏈的延長而增大,同時(shí)其過冷度小,無腐蝕性[50-51]。表4為部分石蠟相變材料的熱物性參數(shù)[52]。單組份石蠟的價(jià)格昂貴,常用工業(yè)級(jí)石蠟代替或混合改性,但工業(yè)級(jí)石蠟雜質(zhì)較多,性能受生產(chǎn)廠商和原材料來源影響。

表4 部分石蠟類材料的熱物理性質(zhì)[51]Tab.4 Thermophysical properties of some paraffin-like materials[51]

近幾年,為提高石蠟的導(dǎo)熱性能和儲(chǔ)熱密度,國內(nèi)外學(xué)者采用了材料復(fù)合技術(shù)來改性石蠟,以使其具備更大的實(shí)用價(jià)值?，F(xiàn)有研究也指出[53],將納米材料引入石蠟中,可顯著提升材料的儲(chǔ)熱性能。張濤等[54]用泡沫鋁和泡沫銅對(duì)石蠟進(jìn)行改性研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)改性后的材料的熱導(dǎo)率有了較大程度的提高。Mills等[55]將膨脹石墨復(fù)合到石蠟中,由于膨脹石墨本身具有很高的導(dǎo)熱能力,改性后石蠟的導(dǎo)熱能力也得到顯著增強(qiáng)。

2.4.1.2 脂肪酸類

脂肪酸(CnH2nO2)是一種來源豐富,可從動(dòng)植物中提取的有機(jī)材料,其熔點(diǎn)也與碳原子數(shù)目有關(guān),與石蠟具有相似的性質(zhì)。脂肪酸擁有較高的相變潛熱且具有抗燃特性,在使用過程中相對(duì)安全,但易于分解和揮發(fā),其成本亦相對(duì)于石蠟較高。一般可通過將多元脂肪酸混合的方法調(diào)節(jié)材料的相變溫度以滿足不同的需求。Sari等[56-57]進(jìn)行了研究,提出了一種具有良好的熱穩(wěn)定性的脂肪酸二元混合物,其相變溫度介于34～53 ℃,相變焓介于165～185 J/g,可用于太陽能供暖系統(tǒng)熱能儲(chǔ)存。周衛(wèi)兵等[58]利用膨脹石墨與硬脂酸復(fù)合,發(fā)現(xiàn)將8%的膨脹石墨添加至純硬脂酸中,材料的熱導(dǎo)率可由0.18 W/(m·K)提高至2.52 W/(m·K),同時(shí)材料的相變潛熱幾乎保持不變。

2.4.1.3 醇類

醇類是脂肪烴、脂環(huán)烴或者芳香烴側(cè)鏈的氫原子被羥基所取代而形成的有機(jī)化合物,多元醇(醇糖)、二元醇均可作為相變材料。多元醇類的密度比石蠟和脂肪酸大,熔化過程中的體積變化率介于10%～15%,單位體積儲(chǔ)熱密度和相變潛熱也較高,其相變溫度在90～200 ℃之間。此外,還具有無毒、無腐蝕性、良好的熱穩(wěn)定性和不易燃等優(yōu)點(diǎn),但也存在導(dǎo)熱系數(shù)小、凝固過程中會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的過冷現(xiàn)象等問題,影響其穩(wěn)定性[59]。

2.4.1.4 酯類

酯類是酸類與醇類通過酯化反應(yīng)生成的有機(jī)化合物,其中脂肪酸酯最為常見。酯類相變材料大體上分為短鏈脂肪酸酯和長鏈脂肪酸酯。短鏈脂肪酸酯的研究主要為硬脂酸酯和棕櫚酸酯,相變溫度在20～80 ℃之間,相變潛熱低于200 kJ/kg;長鏈脂肪酸酯相變潛熱較大,可在真空無催化劑的條件下合成,操作簡(jiǎn)便且效率高、穩(wěn)定性好?？傮w而言,酯類相變材料的相變溫度比相應(yīng)脂肪酸的相變溫度低,但仍保持較高的相變潛熱,且其熱物性受合成原料中的醇類影響。

2.4.2 無機(jī)相變儲(chǔ)熱材料

無機(jī)相變材料主要應(yīng)用于中低溫范圍的儲(chǔ)熱領(lǐng)域,包括結(jié)晶水合鹽、熔融鹽和金屬合金等。其儲(chǔ)熱密度及導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較大,原料成本低廉易于獲取。相變通常出現(xiàn)在固-固相變階段,但在使用過程中,相分離和過冷現(xiàn)象也是普遍存在的問題[8,60]。

2.4.2.1 結(jié)晶水合鹽

結(jié)晶水合鹽(AB·nH2O)是應(yīng)用最廣泛的無機(jī)相變材料,相變點(diǎn)一般在100 ℃以下,具有較高的儲(chǔ)熱能力(儲(chǔ)熱密度高,介于200～700 J/cm3;單位體積儲(chǔ)熱密度可達(dá)350 kJ/L以上)、導(dǎo)致系數(shù)大(0.5 W/(m·K)左右)、來源與適用范圍廣泛、成本較低以及不可燃等優(yōu)點(diǎn),多被應(yīng)用于建筑物的保溫材料和熱水系統(tǒng)等[61-62]。結(jié)晶水合鹽通過脫去結(jié)晶水和結(jié)合結(jié)晶水完成熱能的存儲(chǔ)和釋放。

結(jié)晶水合鹽有堿和堿土金屬的鹵化硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽和乙酸鹽等。表5為常見無機(jī)水合鹽相變材料的熱物性參數(shù)。

表5 常見無機(jī)水合鹽相變材料的熱物性參數(shù)[49]Tab.5 Thermophysical parameters of common inorganic hydrated salt phase change materials[49]

無機(jī)水合鹽相變材料面臨三個(gè)關(guān)鍵的共性問題:過冷、相分離和金屬腐蝕[63]。

過冷指物質(zhì)的實(shí)際凝固或結(jié)晶溫度低于其理論結(jié)晶溫度,導(dǎo)致其只有在降至理論結(jié)晶溫度以下之后才會(huì)開始結(jié)晶。解決過冷現(xiàn)象的方法有成核劑法和冷指法。成核劑可作為處于冷卻中的液體的成核中心,提供晶體成核與生長條件,減弱或消除過冷現(xiàn)象,但實(shí)際上成核劑的選擇比較困難。有研究指出[64],成核劑應(yīng)與無機(jī)水合鹽具有相同的晶型結(jié)構(gòu)、相似的原子排列以及偏差15%以內(nèi)的晶格參數(shù),有利于離子在其表面上附著。冷指法較成核劑法操作復(fù)雜、相變過程無法自發(fā)進(jìn)行,一般選擇成核劑法對(duì)無機(jī)相變儲(chǔ)能材料改性。

相分離現(xiàn)象指由于無機(jī)水合鹽相變材料在熔化脫水過程中形成的一些無水鹽或低水合物不能完全溶解于結(jié)晶水中,并因密度差而形成沉淀。解決相分離問題可借助增稠劑、懸浮劑或晶體結(jié)構(gòu)改變劑的加入[65]。增稠劑可在溶液中形成一定粘度的凝膠體,減弱晶體顆粒的聚集,避免相分離產(chǎn)生。常用的增稠劑有活性白土、聚羧酸、羧甲基纖維素、硅膠、海泡石和硅藻土等。晶體結(jié)構(gòu)改變劑可改變水合鹽的晶體結(jié)構(gòu),使得晶體細(xì)小而均勻,改善相分離情況,常用丙烯酰胺、丙烯酸共聚物和六偏磷酸鈉等。一般情況下,晶體結(jié)構(gòu)改變劑與增稠劑配合使用。

當(dāng)無機(jī)水合鹽熔化后,無機(jī)水合鹽變?yōu)闊o機(jī)鹽水溶液,具有一定腐蝕性,在某一溫度下會(huì)對(duì)金屬等材料產(chǎn)生腐蝕作用,需進(jìn)行封裝處理。目前研究的金屬材料有鋁、銅、不銹鋼和碳鋼等。表6是常見的無機(jī)水合鹽對(duì)金屬材料的腐蝕情況,可以看出,不銹鋼的耐腐蝕性能最好,鋁和銅可以耐部分無機(jī)水合鹽的腐蝕,而碳鋼的耐腐蝕性能較差。

表6 常見的無機(jī)水合鹽對(duì)金屬材料的腐蝕情況[50]Tab.6 Corrosion of metallic materials by common inorganic hydrated salts[50]

2.4.2.2 熔融鹽

無機(jī)熔融鹽作為一種儲(chǔ)熱材料,在中高溫領(lǐng)域處于主導(dǎo)地位。該材料有許多優(yōu)點(diǎn),如:潛熱密度大、溫度涵蓋范圍廣(150～1680 ℃)、種類豐富、成本低廉、熱穩(wěn)定性好、易于控制和管理以及其飽和蒸汽壓力較低等。因此,在太陽能熱發(fā)電和工業(yè)余熱利用等領(lǐng)域中,已得到了一定規(guī)模的應(yīng)用。

不同材料無機(jī)熔融鹽存在不同特性,如碳酸鹽——熔解熱大、密度高、部分易分解;氯化鹽——腐蝕性強(qiáng);硝酸鹽——低熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)率、易發(fā)生局部過熱;氟化鹽——高熔點(diǎn)、高潛熱、低熱導(dǎo)率,但相變時(shí)體積變化大。其中,硝酸鹽已作為傳熱及儲(chǔ)熱介質(zhì)在相關(guān)儲(chǔ)熱領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。表7為幾種常見熔融鹽的熱物性能。

表7 常見無機(jī)鹽相變材料的熱物性參數(shù)[66]Tab.7 Thermophysical parameters of common inorganic salt phase change materials[66]

無機(jī)鹽熔融鹽相變材料在固-液相變時(shí)會(huì)發(fā)生泄漏,限制了熔融鹽的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。目前研究表明,可通過傳熱強(qiáng)化和復(fù)合定型技術(shù)有效克服以上不足。

傳熱強(qiáng)化:利用三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)泡沫金屬復(fù)合強(qiáng)化傳熱,可顯著提高導(dǎo)熱能力,但泡沫金屬價(jià)格昂貴,液態(tài)熔融鹽對(duì)金屬材料有一定腐蝕性?？墒褂玫吞间摗⒓冩嚭蚇b-Zr合金等具備一定的耐腐蝕性的封裝材料[67];利用導(dǎo)電、導(dǎo)熱和化學(xué)性能穩(wěn)定的碳基材料復(fù)合強(qiáng)化傳熱。膨脹石墨具有高吸附性、低成本以及導(dǎo)熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn),且相較其他碳基材料成本較低,已成為碳基材料強(qiáng)化傳熱研究的熱點(diǎn)[68]。

復(fù)合定型:將熔融鹽與無機(jī)硅酸鹽材料復(fù)合制備定型復(fù)合相變材料以克服熔融鹽液態(tài)時(shí)的泄漏問題。常用的無機(jī)硅酸鹽材料包括:鎂橄欖石、硅酸鈣、莫來石、MgO、SiO2、Al2O3、蜂窩陶瓷和硅藻土等。這種復(fù)合定型常通過混合共燒結(jié)法實(shí)現(xiàn)[69]。此外,可使用直接吸附法將相變材料吸附到多孔結(jié)構(gòu)材料的內(nèi)部。利用無機(jī)載體的毛細(xì)作用力和表面吸附,將相變材料吸附在材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)表面,形成復(fù)合相變材料。常見的多孔結(jié)構(gòu)吸附材料包括莫來石、蜂窩陶瓷和硅藻土等。

2.4.2.3 金屬及合金

金屬及合金類相變儲(chǔ)熱材料主要有Cu、Al、Mg、Zn、Si以及多元合金等,其中,鋁硅合金備受國內(nèi)外研究者關(guān)注。表8是常見的金屬及其合金的熱物性參數(shù)。

表8 金屬及其合金的熱物性參數(shù)[35]Tab.8 Thermophysical parameters of metals and their alloys[35]

表9 相變儲(chǔ)熱材料匯總表Tab.9 Summary of phase change thermal storage materials

上文提到的有機(jī)、無機(jī)非金屬材料均面臨導(dǎo)熱系數(shù)較低的問題。低導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)延緩儲(chǔ)熱介質(zhì)內(nèi)部的傳熱進(jìn)程,直接限制儲(chǔ)熱裝置的儲(chǔ)放熱速率,同時(shí)降低儲(chǔ)熱裝置功率的可調(diào)節(jié)性。而金屬相變材料自身具備高導(dǎo)熱系數(shù)(通常為上述相變材料導(dǎo)熱系數(shù)的200倍以上)。金屬及合金類相變儲(chǔ)熱材料具有導(dǎo)熱系數(shù)高、飽和蒸汽壓低以及相變潛熱大等優(yōu)點(diǎn),但也存在成本高、存儲(chǔ)的顯熱量較小和高溫易氧化等問題[70]。

高溫下液態(tài)金屬活性較高、易腐蝕、易氧化、易與常見的容器材料發(fā)生反應(yīng),所以金屬相變材料的腐蝕性與安全封裝問題非常重要。目前,金屬相變材料腐蝕性的研究集中在鋁基合金相變材料。對(duì)于常見的鋼制容器材料,一方面,液態(tài)下的鋁原子容易通過浸蝕作用與鋼材中鐵原子反應(yīng)生成脆性的Fe2Al5相,在應(yīng)力作用下Fe2Al5相會(huì)脫落溶解,這樣鋼材的表面會(huì)再次裸露并被腐蝕;另一方面,鋼材內(nèi)部的部分活性元素會(huì)與鋁元素反應(yīng),生成內(nèi)部腐蝕相,鋼材自身的耐腐蝕性能不佳,需要進(jìn)一步采取防腐蝕措施,如控制鋁基合金的工作溫度、噴涂、熱浸鍍鋁以及滲硼滲鉻等表面處理以及選擇陶瓷材料作為容器材料[71]等。

2.4.3 復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料

復(fù)合相變儲(chǔ)能材料通過多種材料組合,實(shí)現(xiàn)多方面性能提高,有效強(qiáng)化PCM性能,強(qiáng)化其傳熱技術(shù)?，F(xiàn)有研究常通過在PCM中添加納米顆粒、多孔介質(zhì)或相變材料微膠囊化等以提高固-液相變材料導(dǎo)熱性能。何林韓等[72]通過溶液還原法能夠有效地在輕木基體內(nèi)均勻制備金屬Cu顆粒,提升導(dǎo)熱系數(shù)1.76倍并縮短熱量循環(huán)時(shí)間,其熔融與凝固潛熱分別高達(dá)143.7、142.9 J/g。呂喜風(fēng)等人[73]通過乳液聚合法將膨脹蛭石與聚丙烯酰胺對(duì)石蠟封裝,得到形狀穩(wěn)定的復(fù)合相變儲(chǔ)熱顆粒,其導(dǎo)熱系數(shù)、熱穩(wěn)定性得到很大的提升,且具有良好的防泄漏功能。

2.5 相變儲(chǔ)熱材料的應(yīng)用現(xiàn)狀

儲(chǔ)能及發(fā)電技術(shù)在歐洲、美洲、非洲和中東地區(qū)已開展了多方面研究并獲得較為廣泛的商業(yè)化應(yīng)用。美國長時(shí)儲(chǔ)熱技術(shù)公司Malta Azelio在阿聯(lián)酋迪拜的太陽能發(fā)電廠,采用一種不含稀有金屬的再生鋁合金相變材料作為儲(chǔ)熱介質(zhì)建設(shè)大型儲(chǔ)熱裝置,具有耐高低溫特性且可通過模塊化智能安裝,預(yù)計(jì)運(yùn)行壽命可達(dá)30年,一次可儲(chǔ)存長達(dá)13小時(shí)的電力并按需供給能量;美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)使用廉價(jià)的硅砂作為儲(chǔ)能介質(zhì)實(shí)現(xiàn)130 MWe/26 GWht的儲(chǔ)存系統(tǒng),可存儲(chǔ)和釋放電力約100小時(shí);瑞典公司Azelio,開發(fā)了一種基于回收鋁的相變材料用于儲(chǔ)熱;澳大利亞的RayGen建造了一個(gè)裝機(jī)容量為300 MW的太陽能發(fā)電廠,并配備儲(chǔ)能容量為3.6 GW的儲(chǔ)能系統(tǒng);瑞士EnergyNest公司通過在鋼管輸送的高溫傳熱流體加熱改性混凝土(Heatcrete)存儲(chǔ)熱能,并在需要時(shí)釋放;英國公司Highview Power開發(fā)的低溫長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)可將能量儲(chǔ)存在低溫液態(tài)空氣中;德國西門子公司在漢堡正式投運(yùn)了用火山石將過剩的電能轉(zhuǎn)化為熱能的新型電熱儲(chǔ)能(ETES)示范項(xiàng)目,設(shè)計(jì)儲(chǔ)存容量為130 MW·h。

繼《電力發(fā)展“十四五”規(guī)劃》等綱領(lǐng)文件發(fā)布后,我國實(shí)施電能替代、推進(jìn)集中供熱等措施進(jìn)一步明確。國內(nèi)許多公司也對(duì)高性能儲(chǔ)熱材料的研制、儲(chǔ)熱、換熱裝置的設(shè)計(jì)與集成展開大量研究。如:相變儲(chǔ)熱式電暖器已在河北省涿州市實(shí)現(xiàn)約2000臺(tái)的批量示范應(yīng)用;相變儲(chǔ)熱式電鍋爐被應(yīng)用于國家級(jí)清潔供暖示范項(xiàng)目——新疆阿勒泰市風(fēng)電清潔供暖項(xiàng)目中。上述兩種儲(chǔ)熱設(shè)備旨在電源端實(shí)現(xiàn)熱儲(chǔ)能力的平衡,在電源和用戶側(cè)都安裝高能量密度的相變儲(chǔ)熱電鍋爐,可根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度指令實(shí)現(xiàn)及時(shí)切換,將熱動(dòng)力裝置的負(fù)荷通過轉(zhuǎn)化成熱能進(jìn)行儲(chǔ)存。此外,該裝置無需改變?cè)械臒釀?dòng)力裝置設(shè)置,且儲(chǔ)熱密度高,占地面積小,可采用水熱和蒸汽等方式根據(jù)用戶需求進(jìn)行輸出。山東省菏澤市的巖土儲(chǔ)能可再生能源站項(xiàng)目,利用地下冷熱分區(qū)巖土作為介質(zhì)儲(chǔ)能儲(chǔ)熱,整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán),全年總供冷量可達(dá)30.47 kJ,設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為10.69 MW,全年總供熱量36.66 kJ。

此外,我們對(duì)前文列舉的相變儲(chǔ)熱材料進(jìn)行了匯總,對(duì)各項(xiàng)儲(chǔ)熱參數(shù)及成本進(jìn)行比較。

2.6 相變儲(chǔ)熱的研究難題與發(fā)展前景

相變材料的開發(fā)已逐步進(jìn)入實(shí)用階段,相變儲(chǔ)熱技術(shù)研發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)是儲(chǔ)熱密度高、響應(yīng)速度快、無腐蝕無污染以及低成本等。目前,中高溫相變儲(chǔ)熱技術(shù)主要還存在循環(huán)穩(wěn)定性、腐蝕性及相變材料在相變過程中體積變化等問題,亟待解決。儲(chǔ)熱市場(chǎng)空間廣闊,相變儲(chǔ)熱依然是研究的重點(diǎn)方向,本文對(duì)未來相變儲(chǔ)熱方向做出以下幾點(diǎn)預(yù)測(cè)。

進(jìn)一步利用材料特性:開發(fā)高性能的復(fù)合結(jié)構(gòu)儲(chǔ)熱材料,加深相變材料熱質(zhì)傳輸機(jī)理研究,實(shí)現(xiàn)反應(yīng)速率和傳熱性能的良好匹配,有效平衡各材料性質(zhì)之間中的優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)化儲(chǔ)能結(jié)構(gòu):開發(fā)高效低價(jià)的儲(chǔ)熱系統(tǒng),建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型,有利于設(shè)備的緊湊化和微型化,提高儲(chǔ)熱密度。

完善聯(lián)合強(qiáng)化傳熱技術(shù):將多種傳熱技術(shù)結(jié)合起來,進(jìn)一步明晰遴選規(guī)則和復(fù)合的傳熱強(qiáng)化機(jī)理,充分發(fā)揮各儲(chǔ)熱材料、傳熱技術(shù)的優(yōu)勢(shì),以進(jìn)一步改善系統(tǒng)的整體熱性能。

3 結(jié)語

(1) 儲(chǔ)熱技術(shù)在建筑、能源回收利用與調(diào)節(jié)等領(lǐng)域都有良好的發(fā)展前景。進(jìn)一步推進(jìn)儲(chǔ)能和新能源發(fā)電、電網(wǎng)相結(jié)合的技術(shù),提高已建儲(chǔ)能的利用率,充分發(fā)揮儲(chǔ)能調(diào)峰調(diào)頻、功率支撐等多重作用,構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

(2) 化學(xué)儲(chǔ)熱的儲(chǔ)熱密度最大、儲(chǔ)熱周期長,但受限于低安全性、低轉(zhuǎn)化效率和高成本等問題,其材料體系仍未能規(guī)?；虡I(yè)化應(yīng)用。顯然儲(chǔ)熱材料應(yīng)用最為廣泛、安全性最高、成本最低,但其儲(chǔ)熱密度低、熱轉(zhuǎn)化過程的溫度變化較大。相變儲(chǔ)熱具有熱效應(yīng)強(qiáng)、儲(chǔ)熱密度較高、成本較低、相變溫度適宜和體積變化小等的優(yōu)點(diǎn),但存在材料兼容性問題。

(3) 相變儲(chǔ)熱材料主要分為有機(jī)、無機(jī)和復(fù)合相變材料。有機(jī)相變材料相變熱焓大、過冷度小,但導(dǎo)熱系數(shù)低、成本較高、易燃易揮發(fā)。無機(jī)相變材料雖然具有較高導(dǎo)熱和潛熱,但容易發(fā)生相分離、過冷等問題,且具有一定高溫腐蝕性。

(4) 受限于單一儲(chǔ)熱材料的局限性,制備復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料是儲(chǔ)熱技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),部分復(fù)合儲(chǔ)熱材料已走向商業(yè)化進(jìn)程。實(shí)現(xiàn)更理想的相變儲(chǔ)熱系統(tǒng),仍需依托材料性能、應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)可行性、循環(huán)穩(wěn)定性及過程可控性等發(fā)展因素,通過相變材料制備及改性、強(qiáng)化傳熱工藝設(shè)計(jì)、儲(chǔ)能技術(shù)及儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)改進(jìn)等,使相變儲(chǔ)熱發(fā)揮最佳作用。