2011-04-14 09:53:44| 分类： 能力之科学（理化 | 标签： |字号大中小 订阅
§2—9—2贮热材料
一般来说，具有可以把热能以潜热、显热、化学能的形式暂时贮存起来，根据需要又可以方便地将这些形式的能转变成原来的热能取出来加以利用的材料称为贮热功能材料。很显然，不仅要求贮存和取出容易，热损失少，而且要求单位重量贮热材料贮存的热量应该尽可能地多。根据这个要求，目前看来利用物质液——固相的相变潜热进行贮热和取热，在所有方法中似乎是颇有希望的一种。
七十年代以来，世界性的能源危机给工业国家特别是缺少石油的国家的经济发展带来很大影响。为此，这些国家纷纷制定新的能源政策，从而推动了太阳能、地热、余热、废热等不稳定能源利用技术的发展。对不稳定能源的利用，首先需要考虑能源供需的平衡问题，即需要解决贮热的技术。尤其是对于具有无穷无尽能量的太阳能按时间、地区、季节、气候的变化进行调节的技术中，更为需要这种材料和技术。
无机贮热材料就是利用无机盐的相变热来实现贮热和取热目的的一种配方性材料。根据温度要求，选择主要相变成分，再添加其它必要的辅助成分。可见，由于无机盐的品种繁多，有了充分的选择余地。无机盐相变贮热材料的诞生和发展，也为无机盐工业扩大了新的应用领域和带来了新的生机。选择贮热材料的要求是：1）相变温度（如熔点）适宜；2）单位重量（或体积）的潜热量要大；3）热稳定性高；4）资源丰富，来源容易；5）价格便宜；6）毒性低，腐蚀性小。
早在五十年代，人造卫星制造中就涉及仪器的恒温控制问题。因为人造卫星在运行中，时而处在太阳的照射下，时而由于地球的遮蔽而处在黑暗中，两种情况下人造卫星表面的温度将相差几百度。为了保证卫星内的工作温度恒定在特定的温度下（通常为15～35℃之间），人们设计了许多控制温度的装置，但是由于卫星允许的体积和重量的限制，不可能采用象在地面上那样的温控设备。设计中的一种就是利用贮热材料来控制温度。它的原理是：当外部温度上升，高于特定温度（如30℃）时，贮热材料开始熔融，大量吸收热量，使内部温度不变；而当外部温度下降，低于特定温度时，贮热材料开始结晶，大量放出热量，使内部温度恒定在30℃。
随着能源渐趋紧张的今天，探索贮热材料的新用途已引起国内外的注视。近年来，据报道国外利用贮热材料作为一种民用取暖的新装置已达到实用的阶段。采用贮热材料的温控系统具有很多优点：1.装置简单，不需要一整套的供热、输热的管路装置和设备，占地面积小；2.使用方便，装置灵活，不需要管理和维修；3.节约能源，可利用太阳能和工厂废热；4.价格便宜；5.即使有暖气装置的房间内，安装了贮热材料的贮热器后，当通入暖气时，它会把热贮存起来，当停止送暖气时，它就会放出热量，使房间不致于停暖气而降温。目前，国外研究报导的无机盐贮热材料及其相变温度和相变热举例如下表：
从表中的具体数据可以看出，选择贮热材料应该根据相变温度和相变热进行综合考虑。提醒需要注意的是，贮热材料的相变温度是可以通过调整配方来改变的。如十水硫酸钠、十水碳酸钠与第三种物质，即含氯化钠或氯化钾的混合物组成的贮热材料，当硫酸钠与碳酸钠的克分子比为5.3～3.5，第三种物质的摩尔分数为x，x值为0.15＜x≤0.25，十水硫酸钠与十水碳酸钠的摩尔分数为1－x，则此组成的贮热材料的相变温度为21～22℃，特别适合于温室、花房体系。实际上，在真正实用化的贮热材料中，上述成分仅是贮热材料中的主要成分。例如为了防止应用过程中发生过冷却现象，则就必须加入过冷防止剂；为了防止材料发生沉淀分相现象，则就必须加入沉淀防止剂；为了防止材料的“老化变质”，也必须加入“防老剂”，以尽可能长地保持材料的本性，等等。需要解决的问题还是有一定的难度的。
国外，对这种材料的研究报导较多，且已有商品化产品。如美国已有利用六水氯化钙相变的贮热管出售，可以用于辅助解决住房和商店等公共场所的室内取暖及卫生用热水系统。装置简单，价格便宜，使用方便。
六水氯化钙的熔点为29℃，熔解热为174.6KJ/kg，来源容易，价格便宜，腐蚀性小，稳定性高。据文献介绍，当加入硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、氯化亚铁或硫酸亚铁铵等中的一种或一种以上，可使该贮热材料的相变温度降到21～25℃；若以六水氯化锶作为过冷防止剂使用，凝固时间可长达10小时以上也不会有过冷现象，但此时材料的熔解热降为146.5KJ/kg。当组成是六水氯化钙——六水溴化钙——六水溴化镁物系时，熔点将降到10～15℃，熔解热降为125.6KJ/kg。可见，复配技术是该类贮热材料的关键技术。
在强调节能的今天，贮热材料的开发应用将是充分利用能源的一个新的途径和方向，也是人们实现控温目标的简易方法，值得重视。
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