Phasenwechselmaterialien (PCMs) können basierend auf ihrer chemischen Zusammensetzung und ihren Phasenwechseleigenschaften in mehrere Kategorien eingeteilt werden, jede mit spezifischen Anwendungsvorteilen und -beschränkungen.Zu diesen Materialien gehören hauptsächlich organische PCMs, anorganische PCMs, biobasierte PCMs und zusammengesetzte PCMs.Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Einführung in die Eigenschaften der einzelnen Phasenwechselmaterialtypen:
1. Organische Phasenwechselmaterialien
Zu den organischen Phasenwechselmaterialien gehören hauptsächlich zwei Arten: Paraffin und Fettsäuren.
-Paraffin:
-Eigenschaften: Hohe chemische Stabilität, gute Wiederverwendbarkeit und einfache Einstellung des Schmelzpunkts durch Änderung der Länge der Molekülketten.
-Nachteil: Die Wärmeleitfähigkeit ist gering und es kann erforderlich sein, wärmeleitende Materialien hinzuzufügen, um die thermische Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern.
-Fettsäuren:
-Eigenschaften: Es hat eine höhere latente Wärme als Paraffin und eine breite Schmelzpunktabdeckung, geeignet für verschiedene Temperaturanforderungen.
-Nachteile: Einige Fettsäuren können eine Phasentrennung erfahren und sind teurer als Paraffin.
2. Anorganische Phasenwechselmaterialien
Zu den anorganischen Phasenwechselmaterialien gehören Salzlösungen und Metallsalze.
-Salzwasserlösung:
-Eigenschaften: Gute thermische Stabilität, hohe latente Wärme und niedrige Kosten.
-Nachteile: Beim Einfrieren kann es zur Delaminierung kommen und es ist ätzend und erfordert Behältermaterialien.
-Metallsalze:
-Eigenschaften: Hohe Phasenübergangstemperatur, geeignet für die Speicherung thermischer Energie bei hohen Temperaturen.
-Nachteile: Es gibt auch Korrosionsprobleme und es kann zu Leistungseinbußen aufgrund wiederholten Schmelzens und Erstarrens kommen.
3. Biobasierte Phasenwechselmaterialien
Biobasierte Phasenwechselmaterialien sind PCMs, die aus der Natur gewonnen oder durch Biotechnologie synthetisiert werden.
-Merkmale:
-Umweltfreundlich, biologisch abbaubar, frei von Schadstoffen, erfüllt die Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung.
-Es kann aus pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen wie Pflanzenöl und tierischem Fett gewonnen werden.
-Nachteile:
-Es kann Probleme mit hohen Kosten und Quellenbeschränkungen geben.
-Die thermische Stabilität und Wärmeleitfähigkeit sind geringer als bei herkömmlichen PCMs und erfordern möglicherweise eine Modifikation oder Unterstützung durch Verbundmaterial.
4. Verbundmaterialien für Phasenwechsel
Verbundphasenwechselmaterialien kombinieren PCMs mit anderen Materialien (z. B. wärmeleitenden Materialien, Trägermaterialien usw.), um bestimmte Eigenschaften bestehender PCMs zu verbessern.
-Merkmale:
-Durch die Kombination mit Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit können die thermische Reaktionsgeschwindigkeit und die thermische Stabilität erheblich verbessert werden.
-Anpassungen können vorgenommen werden, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen, wie z. B. die Verbesserung der mechanischen Festigkeit oder die Verbesserung der thermischen Stabilität.
-Nachteile:
-Der Vorbereitungsprozess kann komplex und kostspielig sein.
- Präzise Materialabstimmung und Verarbeitungstechniken sind erforderlich.
Diese Phasenwechselmaterialien haben jeweils ihre einzigartigen Vorteile und Anwendungsszenarien.Die Auswahl des geeigneten PCM-Typs hängt in der Regel von den Temperaturanforderungen der jeweiligen Anwendung, dem Kostenbudget, Umweltverträglichkeitserwägungen und der erwarteten Lebensdauer ab.Mit der Vertiefung der Forschung und der Entwicklung der Technologie wurde die Entwicklung von Phasenwechselmaterialien vorangetrieben
Es wird erwartet, dass sich der Anwendungsbereich weiter ausweitet, insbesondere in den Bereichen Energiespeicherung und Temperaturmanagement.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 20.06.2024