物理儲能材料有哪些

① 儲能材料技術專業就業前景

一、儲能專業有哪些？
結合《儲能技術專業學科發展行動計劃（2020—2024年）》和《普通高等學校高等職業教育（專科）專業目錄》2018增補專業可知，目前我國的儲能專業主要三種類型，具體如下：
1、即將開設的
儲能技術、儲能材料、儲能管理等新專業。
2、將改造升級的
材料物理、材料化學、新能源科學與工程、新能源材料與器件等已有專業。
3、已有的（唯一）
儲能材料技術（專科）
相關學科：
動力工程及工程熱物理、電氣工程、化學科學與技術、物理學、化學等。
二、儲能材料就業前景
隨著儲能產業的蓬勃發展，對各層次人才需求也呈現井噴式增長。
而當下儲能企業人才現狀：
1、工人素質較低
目前企業員工多為高中及以下學歷人員構成，專業素養有限。
2、新員工知識結構單一
以動力電池的製造及應用為代表的儲能技術屬於交叉性較強的新領域，大部分員工掌握的知識過於局限，需要再次培訓，花費成本。
3、相關企業人才需求大
儲能產業生產過程中已使用了大量的自動化設備，各生產環節之間的銜接仍然是以人工為主，目前仍需吸納大量的相關專門人才。
綜合來看，儲能材料技術專業是一門緊跟產業需求設立的專業，擁有十分良好的就業前景。

② 相變儲能材料是新能源材料嗎

你好，算是。

相變儲能材料將暫時不用的能量儲存起來，到需要時再將其釋放，從而可以緩解能量供與求之間的矛盾，節約能源，因此受到越來越廣泛的重視和深入的研究。介紹了相變材料在太陽能、建築、紡織行業、農業等工業與民用方面的應用，概括和評述了相變儲能復合材料的制備方法廈其研究進展，指出當前存在的問題以廈目前值得深入研究的課題。

隨著全球工業的高速發展，自從20世紀70年代出現了能源危機及大量的能源消耗導致的環境污染和溫室效應，人們一直在研究高效能源、節能技術、可再生環保型能源、太陽能利用技術等。

相變儲能是提高能源利用效率和保護環境的重要技術，也是常用於緩解能量供求雙方在時間、強度及地點上不匹配的有效方式，在太陽能的利用、電力的「移峰填谷」、廢熱和余熱的回收利用、工業與民用建築和空調的節能等領域具有廣泛的應用前景，目前已成為世界范圍內的研究熱點。利用相變材料的相變潛熱來實現能量的儲存和利用，有助於提高能效和開發可再生能源，是近年來能源科學和材料科學領域中一個十分活躍的前沿研究方向。

相變儲能材料是指在其物相變化過程中，可以與外界環境進行能量交換(從外界環境吸收熱量或者向外界環境放出熱量)，從而達到控制環境溫度和利用能量的目的的材料。與顯熱儲能相比，相變儲能具有儲能密度高、體積小巧、溫度控制恆定、節能效果顯著、相變溫度選擇范圍寬、易於控制等優點，在航空航天、太陽能利用、採暖和空調、供電系統優化、醫學工程、軍事工程、蓄熱建築和極端環境服裝等眾多領域具有重要的應用價值和廣闊的前景。

1相變儲能材料

20世紀30年代以來，特別是受70年代能源危機的影響，相變儲熱(LTEs)的基礎理論和應用技術研究在發達國家(如美國、加拿大、日本、德國等)迅速崛起並得到不斷發展。材料科學、太陽能、航天技術、工程熱物理、建築物空調採暖通風及工業廢熱利用等領域的相互滲透與迅猛發展為LTEs研究和應用創造了條件。LTES具有儲熱密度高、儲熱放熱近似等溫、過程易控制的特點。潛熱儲熱是有效利用新能源和節能的重要途徑。提高儲熱系統的相變速率、熱效率、儲熱密度和長期穩定型是目前面臨的重要課題。研究潛熱儲熱的核心是研究材料的相變傳熱過程。

2相變儲能材料的機理

相變材料從液態向固態轉變時，要經歷物理狀態的變化，在這兩種相變過程中，材料要從環境中吸熱，反之，向環境放熱。

在物理狀態發生變化時可儲存或釋放的能量稱為相變熱，發生相變的溫度范圍很窄。物理狀態發生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變。大量相變熱轉移到環境中時產生了一個寬的溫度平台，該溫度平台的出現體現了恆溫時間的延長，並可與顯熱和絕緣材料區分開來(絕緣材料只提供熱溫度變化梯度)。相變材料在熱循環時儲存或釋放顯熱。

相變材料在熔化或凝固過程中雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當大。以冰一水的相變過程為例，對相變材料在相變時所吸收的潛熱以及普通加熱條件下所吸收的熱量作一比較：當冰融解時，吸收335J／g的潛熱，當水進一步加熱.每升高1℃，它只吸收大約4J／g的能量。因此，由冰到水的相變過程中所吸收的潛熱幾乎比相變溫度范圍外加熱過程的熱吸收高80多倍。除冰一水之外，已知的天然和合成的相變材料超過500種，且這些材料的相變溫度和儲熱能力各不相同。把相變材料與普通建築材料相結合，還可以形成一種新型的復合儲能建築材料。這種建材兼備普通建材和相變材料兩者的優點。

目前，採用的相變材料的潛熱達到170J/g左右，而普通建材在溫度變化1℃時儲存同等熱量將需要190倍相變材料的質量。因此，復合相變材料具有普通建材無法比擬的熱容，對於房間內的氣溫穩定及空調系統工況的平穩是非常有利的。

相變材料應具有以下幾個特點：凝固熔化溫度窄，相變潛熱高，導熱率高，比熱大，凝固時無過冷或過冷度極小，化學性能穩定，室溫下蒸氣壓低。此外，相變材料還需與建築材料相容，可被吸收。

3相變儲能材料的應用領域

相變儲能材料在許多領域具有應用價值，包括太陽能利用、電力調峰、廢熱利用、跨季節儲熱和儲冷、食物保鮮、建築隔熱保溫、電子器件熱保護、紡織服裝、農業等等。

3.1在太陽能方面的應用

太陽能清潔、無污染，而且取用方便。利用太陽能是解決能源危機的重要途徑之一。但是由於到達地球表面的太陽輻射能量密度並不高，而且受地理、晝夜和季節等規律性變化的影響，及陰晴雲雨等隨機因素的制約，其輻射強度也不斷發生變化，而且具有稀薄性、非連續性和不穩定性。所以為了保持供熱或供電裝置穩定不問斷地運行，就需要通過貯熱裝置把太陽能貯存起來，在太陽能不足時再釋放出來，從而滿足生產、生活用能連續和穩定供應的需要。一些工業發達的國家晝夜用電存在「谷峰差」，可以利用相變材料在夜間儲存能量(電能轉化的熱能或者冷能)，到白天用電高峰時再釋放出來使用，緩解電網負荷。

相變儲能材料即可滿足這一要求。例如美國管道系統公司(Pipe System Inc.)應用CaCl2·6H2O作為相變儲能材料製成貯熱管，用來貯存太陽能和回收工業中的余熱。該公司稱：100根長15cm、直徑9crn的聚乙烯貯熱管就能滿足一個家庭所有房間的取暖需要。法國ElFUnion公司和美國的太陽能公司(SOlar Inc.)用NaSO4·10H2O作相變材料來儲存太陽能，也都是應用較成功的實例。

3 2在生態建築業方面的應用

有關資料顯示：社會一次能源總消耗量的1／3用於建築領域。提高建築領域能源使用效率，降低建築能耗，對於整個社會節約能源和保護環境都具有顯著的經濟效益和社會影響。生態建築是可持續發展的重要手段之一。在生態建築中，相變儲能復合材料可以幫助利用太陽能、季節溫差能等可再生能源，有效降低建築物室內溫度波動、縮減各種熱能設備、降低能源支出和提供健康舒適的室內環境}可以利用低峰電力、削峰填谷，降低電能消耗，緩解電力緊張。尤其是近年來，隨著高層建築的快速發展，大量採用輕質建築材料，而輕質建築材料的熱容比較低，不利於平抑室內溫度波動。在輕質建築材料中加入相變材料是解決這一問題的有效方法。

此外，利用相變材料作為室內保溫裝置已進入實用階段。在有暖氣的室內安裝相變材料蓄熱器後，當通人暖氣時，它會把熱貯存起來；當停止送暖氣時，它會放出熱量，維持室內的溫度較為恆定。如果在室內的地板和天花板使用相變材料，由於相變材料的貯熱和放熱作用，則可將室內溫度梯度降低到小於5℃的舒適狀態。相變材料還可用在空調節能建築上，這是一種比較新的應用，通過在牆、屋頂、門窗、地板中「加人」相變材料，可提高空調的使用效率，節約能源，而且室內環境的舒適度也得到了提高。

相變儲能復合材料在建築領域中一個很有前景的應用方式是將相變材料與現存的通用多孔建築材料復合，即將相變材料儲藏在多孔建築材料中，使這些建築材料同時具有承重和儲能的雙重功能，成為結構一功能一體化建築材料。採用這樣的多功能建築材料，在為建築增加功能的同時，無需佔用額外建築空間，降低了建築成本，是一種性價比較高的新型建築材料，具有明顯的市場競爭力。

3.3在服裝紡織品方面的應用

根據人體的冷熱舒適特點，結合氣候條件的差異，選擇相變溫度適當的相變材料，可以為人體有效地提供一個舒適的微氣候環境，提高生活質量和工作效率。美國Kallsas州立大學的shim等研究表明，含相變材料的紡織品能使人體在較長時間內處於舒適狀態。在紡織服裝中加入相變儲能材料可以增強服裝的保暖功能，甚至使其具有智能化的內部溫度調節功能。把相變材料摻人紡織品後，如果外界環境升高，則相變材料熔化而吸收熱能，使得體表溫度不隨外界環境升高而升高；如果外界環境降低，則相變材料固化而放出熱能，使得體表溫度不隨外界環境降低而降低。

對以嚴寒氣候，宜選擇相變溫度為18.3～29.4℃的相變材料；對以溫暖氣候，宜選擇相變溫度為26.7～37.7℃的相變材料；對以炎熱氣候.宜選擇相變溫度為32.2～43.3℃的相變材料。固液相變儲能材料在液態時容易流動散失，所以其應用於紡織品時必須採用微膠囊化的形式，即微膠囊相變材料MPcMs。制備微膠囊的物理工藝主要有：噴射烘乾、離心流失床或塗層處理。石蠟類烷烴和聚乙二醇是常用於紡織品的相變材料。目前這方面的代表是Outlast公司發明的相變儲能纖維——outlast fiber。0utlast fiber是一種採用微膠囊技術生產的特殊纖維，根據使用要求可以具有不同的相變溫度。

3.4在農業上的應用

溫室在現代農業中有著舉足輕重的地位，它在克服惡劣的自然氣候、拓展農產品品種和提高農業生產技翠等方面具有重要的價值。溫室的核心是控制適宜農作物生長的溫度和濕度環境。1987年11月我國在河北省安國縣設計建造了一座農用太陽能溫室，內部設置的潛熱蓄熱增溫器就是利用相變材料的潛熱特性。潛熱蓄熱增溫器儲存農用栽培溫室中自天過量的太陽能，當夜晚溫度下降到定范圍後釋放出儲存的這部分熱能，使天之中溫室內溫度曲線的高峰區有所下降，而低谷區有所上升，晝夜之間的溫差變小。這既保證冬季蔬菜等作物的正常生長，叉不需另設常規燃料增溫設備，節約了蒸氣鍋爐、燃油暖風機等基本建設投資和日常燃料的消耗。結果表明，溫室冬季夜間最低溫度可以提高6℃，增溫效果明顯。

日本專利報道，用NaSO4·10H2O、NaCO3·10H2O、CH3COONa·3H2O作相變材料，用硼砂作過冷抑制劑，用交聯聚丙烯酸鈉作分相防止劑，製成在20℃相變的儲能相變材料。該材料可用於園藝溫室的保溫。

在農業上，最先採用的相變材料是CaCl·6H2O，隨後又嘗試了NaSO4·10H2O、石蠟等。研究結果表明：相變材料不僅能為溫室儲藏能量，還具有自動調節溫室內濕度的功能，能夠減少溫室的運行費用和降低能耗。

4相變儲能復合材料的研究現狀

單一的相變材料存在很多缺點，如絕大多數無機物相變材料具有腐蝕性，相變過程中存在過冷和相分離的缺點。為防止無機物相變材料的腐蝕，儲熱系統必須採用不銹鋼等特殊材料製造，從而增加了製造成本；為抑制無機物相變材料在相變過程中的過冷和相分離，需通過大量試驗研究，尋求好的成核劑和穩定劑。因此，相變材料通常是由多組分構成的，包括主儲劑和相變點調整劑、防過冷劑、防相分離劑和相變促進劑組分。有機物相變材料則因相變潛熱低，易揮發、易燃燒、價格昂貴，特別是其熱導率較低、相變過程中的傳熱性能差，在實際應用中通常採用添加高熱導率材料如銅粉、鋁粉或石墨等作為填充物以提高熱導率，或採用翅片管換熱器依靠換熱面積的增加來提高傳熱性能，但這些強化傳熱的方法均未能解決有機相變材料熱導率低的本質問題。

近年來，為了克服單一相變儲能材料的缺點，更好地發揮其優點，復合相變材料應運而生。它既能有效克服單一的無機物或有機物相變材料存在的缺點，又可以改善相變材料的應用效果，拓展其應用范圍。目前相變儲能材料的復合方法有以下幾種。

4.1膠囊型相變材料

為了解決相變材料在發生固一液相變後液相的流動泄漏問題，特別是對於無機水合鹽類相變材料還存在的腐蝕性問題，人們設想將相變材料封閉在球形的膠囊中，製成膠囊型復合相變材料來改善應用性能。

其中，溶膠一凝膠法(Sol—gel)就是近年來發展比較迅速的一種。溶膠一凝膠工藝是一種獨特的材料合成方法，它是將前驅體溶於水或有機溶劑中形成均質溶液，然後通過溶質發生水解反應生成納米級的粒子並形成溶膠，溶膠經蒸發乾燥轉變為凝膠來制備納米復合材料。它與傳統共混方法相比較具有一些獨特的優勢：①反應用低粘度的溶液作為原料，無機一有機分子之間混合相當均勻，所制備的材料也相當均勻，這對控制材料的物理性能與化學性能至關重要；②可以通過嚴格控制產物的組成，實行分子設計和剪裁；③工藝過程溫度低，易操作；④制備的材料純度高。

林怡輝等採用溶膠—凝膠法，以二氧化硅作母材、有機酸作相變材料，合成復合相變材料。二氧化硅是理想的多孔母材，能支持細小而分散的相變材料，加入適合的相變材料後，能增進傳熱、傳質，其化學穩定和熱穩定性好。有機酸作相變材料克服了無機材料易腐蝕、存在過冷的缺點，而且具有相變潛熱大、化學性質穩定的優點。

Lee Hyoen Kook研究出一種球形儲熱膠囊。其制備方法如下：先將無機水合鹽類相變材料(如三水乙酸鈉)與一定量的成核劑和增稠劑混合均勻後，製成直徑為0.1～3mm的球體作為核，然後再在球形相變材料核的外表面塗覆1層憎水性的蠟膜以及1～3層聚合物膜，最後得到直徑在0.3～10mm之間的膠囊型相變材料。

採用膠囊化技術制備膠囊型復合相變材料能有效解決相變材料的泄漏、相分離以及腐蝕性等問題，但膠囊體的材料大都採用熱導率較低的高分子物質，從而降低了相變材料的儲熱密度和熱性能。此外，尋求工藝簡單、成本低以及便於工業化生產的膠囊化工藝也是需要解決的難題。

4.2與高分子材料復合制備定形相變材料

為了克服傳統的相變材料在實際應用中需要加以封裝或使用專門容器以防止其泄漏的缺陷，近年來，出現了將有機相變材料與高分子材料進行復合，制備出在發生相變前後均呈固態而保持形體不變的定形相變材料。

其中一種制備工藝是將相變材料(如石蠟)與高分子物質(如聚乙烯)按一定比例在熱煉機上進行加熱共混。肖敏等將石蠟與一熱塑性體苯乙烯丁二烯苯乙烯三嵌段共聚物(sBs)復合，制各了在石蠟熔融態下仍能保持形狀穩定的復合相變材料。復合相變材料保持了純石蠟的相變特性，其相變熱焓可高達純石蠟的80％。復合相變材料的熱傳導性比純石蠟好，因此其放熱速率比純石蠟快，但由於sBs的引人，其對流傳熱作用削弱，所眥蓄熱速率比純石蠟慢。在復合相變材料中加入導熱填料膨脹石墨後，其熱傳導性進一步提高，以傳導傳熱為主的放熱過程更快，放熱速率比純石蠟提高了1.5倍；而在以對

流傳熱為主的蓄熱過程中，由於熱傳導的加強效應與熱對流減弱效應相互抵消，保持了原來純石蠟的平均蓄熱速率。

這樣既充分發揮了定形固液相變材料的優點：無需容器盛裝，可直接加工成型，不會發生過冷現象，使用安全方便；也克服了固一液相變材料明顯的缺陷：在相變介質中加入熱導率較低的聚合物載體後，導致本來熱導率就不高的有機相變材料的熱導率更低了，並且還造成整個材料蓄熱能力的下降。

4.3利用毛細管作用將相變材料吸附到多孔基質中

利用具有大比表面積微孔結構的無機物作為支撐材料，通過微孔的毛細作用力將液態的有機物或無機物相變儲熱材料(高於相變溫度條件下)吸人到微孔內，形成有機／無機或無機／有機復合相變儲熱材料。在這種復台相變儲熱材料中，當有機或無機相變儲熱材料在微孔內發生固一液相變時，由於毛細管吸附力的作用，液態的相變儲熱材料很難從微孔中溢出。

多孔介質種類繁多，具有變化豐富的孔空間，是相變物質理想的儲藏介質。可供選擇的多孔介質包括石膏、膨脹粘土、膨脹珍珠岩、膨脹頁岩、多孔混凝土等。採用多孔介質作為相變物質的封裝材料可使復合材料具有結構功能一體化的優點，在應用上可節約空間，具有很好的經濟性。多孔介質內部的孔隙非常細小，可以藉助毛細管效應提高相變物質在多孔介質中的儲藏可靠性。多孔介質還將相變物質分散為細小的個體，有效提高其相變過程的換熱效率。

5相變儲能材料存在的問題和應用展望

5.1存在的問題

我國現階段相變儲能材料的研究和應用方面仍然存在以下一些問題。

(1)相變儲能材料的耐久性問題。這個問題主要分為三類。首先，相變材料在循環相變過程中熱物理性質的退化。其次，相變材料從基體材料中泄露出來，表現為在材料表面結霜。另外，相變材料對基體材料的作用，相變材料相變過程中產生的應力使得基體材料容易破壞。

(2)相變儲能材料的經濟性問題。這也是制約其廣泛應用於建築節能領域的障礙，表現為各種相變儲能材料及相變儲能復合材料價格較高，導致單位熱能的儲存費用上升，失去了與其他儲熱方法的比較優勢。

(3)相變儲能材料的儲能性能問題。儲能性能有待更進一步地提高。特別是對於相變儲能復合材料來說，為了使儲能體更加小巧和輕便，要求相變儲能復合材料具有更高的儲能性能，目前的槽變儲能復合材料的儲能密度普遍小於120J／g。有學者預測，通過增加相變物質在復合材料中的含量和選擇相變焓更高的相變物質，在未來數年內，將有可能將相變儲能復合材料的儲能密度提高到150～200J／g。

5.2應用展望

相變儲能材料的開發已逐步進入實用階段，主要用於控制反應溫度、利用太陽能、儲存工業反應中的余熱和廢熱。低溫儲能主要用於廢熱回收、太陽能儲存及供暖和空調系統。高溫儲能用於熱機、太陽能電站、磁流體發電及人造衛星等方面。此外，固一固相變儲能材料主要應用在家庭採暖系統中，與水合鹽相比，具有不泄漏、收縮膨脹小、熱效率高等優點，能耐3000次以上的冷熱循環(相當於使用壽命25年)}把它們注入紡織物，可製成保溫性能好、重量輕的服裝}可用於製作保溫時間比普通陶瓷杯長的保溫杯}含有這種相變材料的瀝青地面或水泥路面，可以防止道路、橋梁結冰。因此，它在工程保溫材料、醫療保健產品、航空航天器材、軍事偵察、日常生活用品等方面具有廣闊的應用前景。今後相變儲能材料的發展主要體現在以下幾個方面：

(1)進一步篩選符合環保的低價的有機相變儲能材料，如可再生的脂肪酸及其衍生物。對這類相變材料的深入研究，可以進一步提升相變儲能建築材料的生態意義。

(2)開發復合相變儲熱材料是克服單一無機或有機相變材料不足、提高其應用性能的有效途徑。

(3)針對相變材料的應用場合，開發出多種復合手段和復合技術，研製出多品種的系列復合相變材料是復合相變材料的發展方向之一。

(4)開發多元相變組合材料。在同一蓄熱系統中採用相變溫度不同的相變材料合理組合，可以顯著提高系統效率，維持相變過程中相變速率的均勻性。這對於蓄熱和放熱有嚴格要求的蓄能系統具有重要意義。

(5)進一步關注高溫儲熱和空調儲冷。美國NAsA Lewis研究中心利用高溫相變材料成功地實現了世界上第一套空間太陽能熱動力發電系統2kw電力輸出，標志這一重要的空間電力技術進入了新的階段。太陽能熱動力發電技術是一項新技術，是最有前途的能源解決方案之一，必將極大地推動高溫相變儲熱技術的發展。另外.低溫儲熱技術是當前空調行業研究開發的熱點，並將成為重要的節能手段。

(6)納米復合材料領域的不斷發展為制備高性能復合相變儲熱材料提供了很好的機遇。納米材料不僅存在納米尺寸效應，而且比表面效應大，界面相互作用強。利用納米材料的特點制備新型高性能納米復合相變儲熱材料是制備高性能復合相變材料的新途徑。

③ 儲能材料與技術的目錄

第1章 緒論1
1.1 氣候變化與能源效率1
1.2 儲能技術及其應用2
1.2.1 什麼是儲能2
1.2.2 什麼是儲能技術2
1.2.3 能量儲存方法4
1.2.4 儲能系統的評價指標7
1.2.5 儲能技術的應用7
1.3 儲能技術發展狀況與展望11
1.3.1 儲能技術發展的歷史11
1.3.2 儲能技術發展的前景14
1.3.3 儲能技術面臨的挑戰15
1.3.4 需要研究的課題15
參考文獻15
第2章 儲能技術原理17
2.1 能量轉換原理17
2.1.1 能量的基本轉換過程17
2.1.2 熱力學基本定律18
2.1.3 熱力學第二定律19
2.2 熱機的原理22
2.3 機械能儲存技術24
2.4 熱能儲存技術27
2.5 化學能儲存技術34
2.6 電能儲存技術38
2.7 氣體水合物儲能技術39
參考文獻42
第3章 儲能材料的基本特性45
3.1 相變的焓差（Δ??H??) 45
3.2 相平衡特性47
3.3 相變過程的特性54
3.4 氣體水合物的特性56
3.5 水的特性60
3.6 冰的特性61
3.7 水合鹽的特性62
3.8 高分子儲能材料的特性63
3.9 儲能材料的熱物性及測定方法65
3.10 儲能材料的遴選原則70
3.11 常用材料的儲能特性對比71
參考文獻73
第4章 冰蓄冷空調技術及其應用74
4.1 發展蓄冷空調的效益分析74
4.1.1 社會效益74
4.1.2 經濟效益76
4.2 空調蓄冷方式及其技術77
4.2.1 水蓄冷77
4.2.2 冰蓄冷79
4.2.3 共晶鹽蓄冷85
4.3 空調蓄冷系統運行方式85
4.3.1 水蓄冷系統85
4.3.2 冰蓄冷系統87
4.4 蓄冷空調系統設計方法92
4.4.1 典型設計日空調冷負荷92
4.4.2 蓄冰裝置的形式選擇95
4.4.3 確定蓄冰系統的形式和運行策略96
4.4.4 確定製冷主機和蓄冰裝置的容量97
4.4.5 選擇其他配套設備98
4.4.6 蓄冷空調工程實例簡介102
4.5 蓄冷空調發展106
參考文獻108
第5章 電能儲存技術及應用110
5.1 概述110
5.2 抽水蓄能的應用111
5.2.1 抽水蓄能電站的工作原理111
5.2.2 抽水蓄能電站的類型112
5.2.3 抽水蓄能電站的組成部分114
5.2.4 抽水蓄能電站在電力系統中的作用115
5.2.5 近年國內抽水蓄能電站發展狀況117
5.3 超導儲電能技術的應用119
5.3.1 超導磁儲能技術119
5.3.2 超導磁懸浮飛輪儲能技術126
5.4 電容器儲能技術的應用131
5.4.1 電容器儲能原理131
5.4.2 箔式結構脈沖電容器132
5.4.3 自愈式高能儲能密度電容器132
5.4.4 高能儲能密度電容器的發展趨勢133
5.5 壓縮空氣儲電技術的應用135
5.5.1 壓縮空氣儲電技術簡介135
5.5.2 利用壓縮空氣儲存電能的原理136
5.5.3 壓縮空氣儲能技術的發展現狀137
參考文獻141
第6章 熱能儲存技術的應用143
6.1 熱的傳遞方式144
6.2 熱能儲存方式146
6.2.1 顯熱儲存（sensible heat storage) 146
6.2.2 潛熱儲能（latent heat storage) 148
6.2.3 化學反應熱儲存（chemical reaction heat storage) 149
6.3 蓄熱技術的應用149
6.3.1 太陽能熱儲存149
6.3.2 電力調峰及電熱余熱儲存150
6.3.3 工業加熱及熱能儲存151
6.4 幾種蓄熱系統的實現方法151
6.4.1 水蓄熱151
6.4.2 冰蓄熱152
6.4.3 蒸汽蓄熱154
6.4.4 相變材料蓄熱156
6.5 蓄熱系統用於北方供暖159
6.5.1 蓄熱式電鍋爐159
6.5.2 推廣應用蓄熱式電鍋爐的意義161
6.5.3 蓄熱式電鍋爐的設計計算實例162
參考文獻167
第7章 氣體水合物儲能技術及其應用168
7.1 概述168
7.2 氣體水合物的性質169
7.2.1 氣體水合物的定義169
7.2.2 氣體水合物的物理性質169
7.3 氣體水合物蓄冷現狀170
7.4 氣體水合物蓄冷工質的選擇174
7.5 氣體水合物相平衡175
7.5.1 氣體水合物相平衡實驗175

④ 有誰能系統的解釋一下什麼是儲熱相變材料

相變儲能理論在建築節能材料中的應用 :
1相變儲能材料的相變理論

相變材料從液態向固態轉變時，要經歷物理狀態的變化。在這兩種相變過程中，材料要從環境中吸熱，反之，向環境放熱。在物理狀態發生變化時可儲存或釋放的能量稱為相變熱，發生相變的溫度范圍很窄。物理狀態發生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變。大量相變熱轉移到環境中時，產生了一個寬的溫度平台。相變材的出現，體現了恆溫時間的延長，並可與顯熱和絕緣材料在熱循環時，儲存或釋放顯熱。
2調節室內溫度
目前，可能採用的PCEM 的潛熱達到170 J／g左右，而普通建材在溫度變化1℃時儲蓄同等熱量將需要190倍於PCM 的質量。因此，復合PCEM具有普通建材無法比擬的熱容，對於房間內氣溫的穩定及空調系統工況的平穩是非常有利的。當室外溫度有較大波動(波峰與波谷的距離較大)時，牆體溫度波動不大，這樣室內溫度波動也不大，同時，相變房間的熱流密度也明顯比普通房間低，因此相變儲能材料起到了調節室內溫度的效果。
3降低混凝土水化反應溫度
眾所周知，混凝土水化反應時釋放出大量的反應熱，導致混凝土內溫度升高，使混凝土開裂、強度降低，尤其是在大體積混凝土更為明顯，甚至可能造成結構破壞等嚴重的工程事故。筆者對摻人相變材料和不摻相變材料的混凝土水化熱進行了對比分析，如圖5所示，加入適當的相變材料，可以吸收水化反應釋放的熱量，發生相變，使混凝土內部溫度穩定在某一范圍內，在反應結束時熱量才逐漸傳遞出來，不會造成混凝土內部溫度過高，達到降低混凝土水化反應溫度的目的。
4相變儲能材料的工程應用實例
相變儲能材料已在武漢市建築節能示範小區的多個工程中進行了試點應用，如麗島花園、南灣俊園和紫竹園等。實際工程應用表明：相變儲能材料對混凝土的溫升有了明顯改善，尤其是大體積混凝土。混凝土的表面裂紋現象已得到了較好的控制，同時，在保溫隔熱性能和房屋有效使用面積增大等方面也得到了廣大用戶的認可與好評。

⑤ 儲能有哪些種類又有哪些優點與缺點

電類儲能有多少種類型？電氣類儲能的應用形式只有超級電容器儲能和超導儲能。

1、超級電容器儲能

根據電化學雙電層理論研製而成的，又稱雙電層電容器，兩電荷層的距離非常小(一般0.5mm以下)，採用特殊電極結構，使電極表面積成萬倍的增加，從而產生極大的電容量。

超級電容器儲能開發已有50多年的歷史，近二十年來技術進步很快，使它的電容量與傳統電容相比大大增加，達到幾千法拉的量級，而且比功率密度可達到傳統電容的十倍。

超級電容器儲能將電能直接儲存在電場中，無能量形式轉換，充放電時間快，適合用於改善電能質量。由於能量密度較低，適合與其他儲能手段聯合使用。

2、超導儲能

超導儲能系統是由一個用超導材料製成的、放在一個低溫容器(cryogenic vessel) (杜瓦Dewar )中的線圈、功率調節系統(PCS)和低溫製冷系統等組成。

能量以超導線圈中循環流動的直流電流方式儲存在磁場中。

超導儲能適合用於提高電能質量，增加系統阻尼，改善系統穩定性能，特別是用於抑制低頻功率振盪。

但是由於其格昂貴和維護復雜，雖然已有商業性的低溫和高溫超導儲能產品可用，在電網中應用很少，大多是試驗性的。SMES 在電力系統中的應用取決於超導技術的發展 (特別是材料、低成本、製冷、電力電子等方面技術的發展)。

3、鉛酸電池

鉛酸電池是世界上應用最廣泛的電池之一。鉛酸電池內的陽極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中，兩極間會產生2V的電勢，這就是鉛酸電池的原理。

鉛酸電池常常用於電力系統的事故電源或備用電源，以往大多數獨立型光伏發電系統配備此類電池。目前有逐漸被其他電池(如鋰離子電池)替代的趨勢。

4、鋰離子電池

鋰離子電池實際上是一個鋰離子濃差電池，正負電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構。

充電時，Li+從正極脫嵌經過電解質嵌入負極，此時負極處於富鋰態，正極處於貧鋰態;放電時則相反，Li+從負極脫嵌，經過電解質嵌入正極，正極處於富鋰態，負極處於貧鋰態。

由於鋰離子電池在電動汽車、計算機、手機等攜帶型和移動設備上的應用，所以它目前幾乎已成為世界上應用最為廣泛的電池。

鋰離子電池的能量密度和功率密度都較高，這是它能得到廣泛應用和關注的主要原因。

它的技術發展很快，近年來，大規模生產和多場合應用使其價格急速下降，因而在電力系統中的應用也越來越多。

鋰離子電池技術仍然在不斷地開發中，目前的研究集中在進一步提高它的使用壽命和安全性，降低成本、以及新的正、負極材料的開發上。

5、鈉硫電池

鈉硫電池的陽極由液態的硫組成，陰極由液態的鈉組成，中間隔有陶瓷材料的貝塔鋁管。電池的運行溫度需保持在300℃以上，以使電極處於熔融狀態。

日本的NGK公司是世界上唯一能製造出高性能的鈉硫電池的廠家。目前採用50kW的模塊，可由多個50kW的模塊組成MW級的大容量的電池組件。

在日本、德國、法國、美國等地已建有約200多處此類儲能電站，主要用於負荷調平、移峰、改善電能質量和可再生能源發電，電池價格仍然較高。

6 、全釩液流電池

在液流電池中，能量儲存在溶解於液態電解質的電活性物種中，而液態電解質儲存在電池外部的罐中，用泵將儲存在罐中的電解質打入電池堆棧，並通過電極和薄膜，將電能轉化為化學能，或將化學能轉化為電能。

液流電池有多個體系，其中全釩氧化還原液流電池(vanadium redox flow battery, VRFB)最受關注。

這種電池技術最早為澳大利亞新南威爾士大學發明，後技術轉讓給加拿大的VRB公司。

在2010年以後被中國的普能公司收購，中國的普能公司的產品在國內外一些試點工程項目中獲得了應用。

電池的功率和能量是不相關的，儲存的能量取決於儲存罐的大小，因而可以儲存長達數小時至數天的能量，容量也可達MW級，適合於應用在電力系統中。

儲能優點與缺點：

各種類型的儲能系統中，鋰離子電池儲能是目前技術相對成熟的一種儲能方式。以橄欖石型磷酸鐵鋰為活性物質的鋰離子二次電池，具有較高的能量密度、較低的生產製造成本以及使用壽命長等諸多優點。在電動汽車產業的推動下，與磷酸鐵鋰電池有關的荷電狀態估算、電池集成技術、管理系統等方面更是進行了廣泛、深入的研究工作。然而，這些研究多數是在電動汽車使用環境、運行工況和使用條件下進行的，其研究成果和結論並不完全適用於以大規模能量輸入/輸出為特徵的電網儲能系統。

儲能定義：

從廣義上講，儲能即能量存儲，是指通過一種介質或者設備，把一種能量形式用同一種或者轉換成另一種能量形式存儲起來，基於未來應用需要以特定能量形式釋放出來的循環過程。

從狹義上講，針對電能的存儲，儲能是指利用化學或者物理的方法將產生的能量存儲起來並在需要時釋放的一系列技術和措施。

九種儲能電池技術優劣對比：

一、鉛酸電池

主要優點：

1、原料易得，價格相對低廉;

2、高倍率放電性能良好;

3、溫度性能良好，可在-40~+60℃的環境下工作;

4、適合於浮充電使用，使用壽命長，無記憶效應;

5、廢舊電池容易回收，有利於保護環境。

主要缺點：

1、比能量低，一般30~40Wh/kg;

2、使用壽命不及Cd/Ni電池;

3、製造過程容易污染環境，必須配備三廢處理設備。

二、鎳氫電池

主要優點：

1、與鉛酸電池比，能量密度有大幅度提高，重量能量密度65Wh/kg，體積能量密度都有所提高200Wh/L;

2、功率密度高，可大電流充放電;

3、低溫放電特性好;

4、循環壽命(提高到1000次);

5、環保無污染;

6、技術比較鋰離子電池成熟。

主要缺點：

1、正常工作溫度范圍-15~40℃，高溫性能較差;

2、工作電壓低，工作電壓范圍1.0~1.4V;

3、價格比鉛酸電池、鎳氫電池貴，但是性能比鋰離子電池差。

三、鋰離子電池

主要優點：

1、比能量高;

2、電壓平台高;

3、循環性能好;

4、無記憶效應;

5、環保，無污染;目前是最好潛力的電動汽車動力電池之一。

四、超級電容

主要優點：

1、功率密度高;

2、充電時間短。

主要缺點：能量密度低，僅1-10Wh/kg，超級電容續航里程太短，不能作為電動汽車主流電源。

五、燃料電池

主要優點：

1、比能量高，汽車行駛里程長;

2、功率密度高，可大電流充放電;

3、環保，無污染。

主要缺點：

1、系統復雜，技術成熟度差;

2、氫氣供應系統建設滯後;

3、對空氣中二氧化硫等有很高要求。由於國內空氣污染嚴重，在國內的燃料電池車壽命較短。

六、鈉硫電池

優勢：

1、高比能量(理論760wh/kg;實際390wh/kg);

2、高功率(放電電流密度可達200~300mA/cm2);

3、充電速度快(充滿30min);

4、長壽命(15年;或2500~4500次);

5、無污染，可回收(Na，S回收率近100%);6、無自放電現象，能量轉化率高;

不足：

1、工作溫度高，其工作溫度在300~350度，電池工作時需要一定的加熱保溫，啟動慢;

2、價格昂貴，萬元/每度;

3、安全性差。

七、液流電池(釩電池)

優點：

1、安全、可深度放電;

2、規模大，儲罐尺寸不限;

3、有很大的充放電速率;

4、壽命長，高可靠性;

5、無排放，噪音小;

6、充放電切換快，只需0.02秒;

7、選址不受地域限制。

缺點：

1、正極、負極電解液交叉污染;

2、有的要用價貴的離子交換膜;

3、兩份溶液體積大，比能量低;

4、能量轉換效率不高。

八、鋰空氣電池

致命缺陷：固體反應生成物氧化鋰(Li2O)會在正極堆積，使電解液與空氣的接觸被阻斷，從而導致放電停止。科學家認為，鋰空氣電池的性能是鋰離子電池的10倍，可以提供與汽油同等的能量。鋰空氣電池從空氣中吸收氧氣充電，因此這種電池可以更小、更輕。全球不少實驗室都在研究這種技術，但如果沒有重大突破，要想實現商用可能還需要10年。

九、鋰硫電池(鋰硫電池是一類極具發展前景的高容量儲能體系)

優點：

1、能量密度高，理論能量密度可達2600Wh/kg;

2、原材料成本低;

3、能源消耗少;

4、低毒。

⑥ 儲能技術有哪幾種，各自的特點是什麼

在目前所提出的各種超導電力裝置中，儲能裝置具有較大的技術可行性和經濟價值，因此隨著高溫超導和電力電子技術的不斷進步，開展儲能裝置的研製工作對各國電力事業具有深遠的意義，而且也是各國經濟戰略發展的需要。

到目前為止，人們已經探索和開發了多種形式的電能儲能方式，主要可分為：機械儲能、化學儲能和電磁儲能等。

機械儲能：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能。其特點是技術上成熟可靠，容量可以做的很大，受水庫庫容限制。

化學儲能：鉛酸電池、氧化還原液流電池、鈉流電池、鋰離子電池。特點是自放電小，25℃下自放電率小於2%/月;結構緊湊，密封好，抗振動，大電流性能好;工作溫度范圍寬，-40℃～50℃;價格低廉;製造維護成本低;無記憶效應(淺循環工作時容量損失)。

電磁儲能：超導儲能、超級電容器儲能。超級電容器(SC)是近幾十年來，國里外發展起來的一種介於常規電容器與化學電池二者之間的新型儲能元件。它具備傳統電容那樣的放電功率，也具備化學電池儲能電荷的能力。與傳統電容相比，具備達到法拉級別的超大電容量、較高的能量、較寬的工作溫度范圍和極長的使用壽命，充放電循環次數達到十萬次以上，且不用維護;與化學電池相比，具備較高的比功率，且對環境無污染。

⑦ 相變蓄熱材料和相變儲能材料是一個意思么

相變材料（PCM），指在溫度不變的情況下而被動吸收熱量改變物質狀態並能提供潛熱的物質。相變材料其本身就具有導熱、吸熱、儲能的作用，能蓄熱、蓄冷、導熱、吸熱、降溫等。
相變蓄熱材料和相變儲能材料嚴格來說是有區別的，不是一個意思。
通常說相變蓄熱材料和相變儲能材料，僅是其功能的一種叫法而已。相變儲能材料包含相變蓄熱材料，僅說相變儲能材料也有可能是相變蓄冷材料、相變保溫材料。直接說相變蓄熱材料則需求材料更加明確，至少相變點不可能太低。

也就是說相變蓄熱材料，主要作用是起到蓄熱的作用，通常需求相變點為40-120℃甚至以上的相變材料。相變儲能材料是約等於相變材料了，相變點范圍還不明確。
相變材料屬於新型材料，在國內，新材料的企業在研究相變材料的只有很小一部分，能規模化自主生產的，只有屈指可數的幾家，目前相變材料做到絕緣防水，抗高壓，高導熱、高熱焓值、大比熱容，相變後不改變形狀的只有力王新材料(KINGBALI）一家。力王新材料有相變凝膠、相變硅脂、相變導熱片、相變異形材料等，均可實現蓄熱、蓄能的功能。
相變材料在國內別稱較多：如相變降溫材料、相變儲能材料、相變蓄熱材料、相變控溫材料、相變蓄冷材料、相變吸熱材料等等，按用途命名較多。

⑧ 金屬氫是不是高能儲能物材料

A、構成固態氫的微粒是氫分子，構成金屬氫的微粒是氫原子，固態氫和金屬氫的構成微粒不同，故錯誤；
B、金屬氫具有了導電的特性，可以做導體，故正確；
C、氫在金屬狀態下，氫分子將分裂成單個氫原子，氫原子構成金屬氫，有新物質生成，屬於化學變化，故錯誤；
D、金屬氫是一種元素組成的純凈物，屬於單質，不是合金，故錯誤．
答案：B

⑨ 低溫超導材料有哪些

低溫超導材料（low temperature superconcting material）
具有低臨界轉變溫度（Tc＜30K），在液氦溫度條件下工作的超導材料。分為金屬、合金和化合物。具有實用價值的低溫超導金屬是Nb( 鈮 )，Tc 為9.3K已製成薄膜材料用於弱電領域。合金系低溫超導材料是以Nb為基的二元或三元合金組成的β相固溶體，Tc 在 9K 以上。最早研究的是NbZr合金，在此基礎上又出現了 NbTi合金 。NbTi 合金的超導電性和加工性能均優於 NbZr 合金 ，其使用已佔低溫超導合金的95％ 左右 。NbTi 合金可用一般難熔金屬的加工方法加工成合金，再用多芯復合加工法加工成以銅（或鋁）為基體的多芯復合超導線，最後用冶金方法使其最終合金由β單相轉變為具有強釘扎中心的兩相（α＋β）合金，以滿足使用要求。化合物低溫超導材料有NbN (Tc＝16K)、Nb3Sn ( Tc＝18.1K) 和 V3Ga（Tc＝16.8K）。NbN多以薄膜形式使用 ，由於其穩定性好 ，已製成實用的弱電元器件 。Nb3Sn是脆性化合物 ，它和V3Ga可以純銅或青銅合金為基體材料，採用固態擴散法制備 。為了提高 Nb3Sn（V3Ga）的超導性能和改善其工藝性能，有時加入一些合金元素，如Ti、Mg等。
低溫超導材料已得到廣泛應用 。在強電磁場中 ，NbTi超導材料用作高能物理的加速器、探測器、等離子體磁約束、超導儲能 、超導電機及醫用磁共振人體成像儀等；Nb3Sn 超導材料除用於製作大量小型高磁場（710T）磁體外，還用於製作受控核聚變裝置中數米口徑的磁體 ；用Nb及NbN薄膜製成的低溫儀器，已用於軍事及醫學領域檢測極弱電磁信號 。低溫超導材料由於Tc低，必須在液氦溫度下使用，運轉費用昂貴，故其應用受到限制。

⑩ 常用的復合儲能有哪些組合

常用的復合儲能組合：

1、雙層復合如PT/PE、紙/鋁箔、紙/PE、PET/PE、PVC/PE、NY/PVDC、PE/PVDC、PP/PVDC等。

2、三層復合如BOPP/PE/OPP、PET/PVDC/PE、PET/PT/PE、PT/AL/PE、蠟/紙/PE等。

3、四層復合如PT/PE/BOPP/PE、PVDC/PT/PVDC/PE、紙/鋁箔/紙/PE等。

4、五層復合如PVDC/PT/PE/AL/PE等。

5、六層復合如PE/紙/PE/AL/PE/PE等。

在固體物理學中

載流子的復合（英語：recombination）指半導體中的載流子（電子和空穴）成對消失的過程。這一過程在許多光電半導體材料中都會涉及。在一些具有PN結的器件，例如二極體和雙極性晶體管中，為了研究其詳細的工作原理，分析載流子的復合過程也是必要的。