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研究发现PCM或可为热能存储提供创新解决方案

来源：盖世汽车时间：2022-03-11 15:56:05

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）之间转换时释放或吸收能量的物质。湿毛巾可以降低温度也是因为湿毛巾中含有水，而水是一种PCM，会在蒸发，也就是从液态转变为气态时吸收热量。

由于社会不断从化石燃料转向仅间歇性可用的可再生能源，可吸收和释放能量的PCM最近得到诸多关注。由于夜间无阳光且风向多变，因此我们无法在需要时捕获能量；因此我们需要找到方法来存储能力以备将来使用。而PCM有望成为一种存储解决方案，但目前该材料受到技术限制。

据外媒报道，伊利诺伊大学香槟分校（University of Illinois at Urbana-Champaign）博士指导教师Nenad Miljkovic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。但大多数系统无法实现两种指标均保持高水平。”

图片来源：伊利诺伊大学香槟分校

Miljkovic还表示：“三四十年来，人们解决该问题的方式是制造符合材料，其一部分材料为金属或金属基体，以帮助传导热量并实现良好的功率密度，但却也因此降低了材料的存储性能及能量密度。但此次我们开发出全新方法，即将PCM至于热源旁边，从而仅对熔化的PCM施加少许压力，进而可将能量密度和功率密度隔离开来。”

此前，为了实现从固体到液体的转变，研究人员使用固定热源来熔化相邻的固定 PCM块。随着热量熔化PCM的近侧，PCM的“熔化前沿”会远离热源，且热源和收缩PCM间越来越远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低技术观察，即在热锅中按压黄油会比不动它化的更快。因此，新解决方案十分简单，并不需要复杂材料或昂贵系统。

另一位研究院William King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广泛。因此我们需要实现高功率，才能使该技术应用于电动汽车、发电和数据中心等要求严苛的应用中。而我们的研究方案或可实现高功率热能存储。”

关键词：伊利诺伊大学香槟分校 PCM材料热能存储