研究发现PCM或可为热能存储提供创新解决方案

盖世讯相变材料(PCM)是一种在物质的两种基本状态(例如固态、液态或气态)间转换时获释或吸取能量的物质。滑毛巾可以减少温度也是因为滑毛巾中所含水,而水是一种PCM,不会在冷却,也就就是指液态改变为气态时吸收热量。

由于社会不断从化石燃料改向仅间歇性可用的可再生能源,可吸收和获释能量的PCM最近得到诸多注目。由于夜间无阳光且风向多变,因此我们无法在需要时捕捉能量;因此我们必须找到方法来存储能力以备将来使用。而PCM未来将会成为一种存储解决方案,但目前该材料受到技术容许。

据外媒报道,伊利诺伊大学香槟分校(UniversityofIllinoisatUrbana-Champaign)博士指导教师NenadMiljkovic表示:“所有热能存储(TES)系统都有两个重要指标,分别是能量密度,即每单位体积或每单位质量可以储存的能量;以及功率密度,即可从系统中每单位体积或每单位质量提取能量的速率。但大多数系统无法构建两种指标均维持高水平。”

图片来源:伊利诺伊大学香槟分校

Miljkovic还表示:“三四十年来,人们解决问题该问题的方式是生产符合材料,其一部分材料为金属或金属基体,以协助传导热量并构建较好的功率密度,但却也因此减少了材料的存储性能及能量密度。但此次我们研发出有全新方法,即将PCM至于热源旁边,从而仅对熔融的PCM施加少许压力,进而可将能量密度和功率密度隔离出去。”

此前,为了实现从固体到液体的改变,研究人员用于相同热源来熔融相邻的相同PCM块。随着热量熔化PCM的近侧,PCM的“熔融前沿”会靠近热源,且热源和膨胀PCM间越来越近的距离会减少功率密度,并降低系统效能。

实验证明,新研究方法效果显著。Miljkovic称该方案的灵感来自于较低技术仔细观察,即在热锅中松开黄油会比不动它简化的更快。因此,新解决方案十分简单,并不需要复杂材料或便宜系统。

另一位研究院WilliamKing也称:“长期以来,研究人员对热存储一直很感兴趣,但该技术的应用并不普遍。因此我们需要实现高功率,才能使该技术应用于电动、发电和数据中心等拒绝严苛的应用于中。而我们的研究方案或可实现高功率热能存储。”

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