我國是一個(gè)能源消耗大國，近些年由于化石能源的過度開采及使用，環(huán)境和生態(tài)問題日益突出，嚴(yán)重影響和制約著我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，研究開發(fā)低污染排放、性能穩(wěn)定的新能源及高效節(jié)能技術(shù)成為我國能源領(lǐng)域技術(shù)的關(guān)鍵。儲(chǔ)能技術(shù)作為重要的節(jié)能技術(shù)，近年來引起各行業(yè)的廣泛關(guān)注，其核心關(guān)鍵是成本低廉、性能穩(wěn)定的相變儲(chǔ)能材料。

水合鹽相變儲(chǔ)能材料作為一種固-液相變儲(chǔ)能材料，具有原料豐富、儲(chǔ)熱密度高、環(huán)保、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在太陽能的高效利用、工業(yè)余廢熱的利用、跨季節(jié)儲(chǔ)熱采暖、智能溫室、食品儲(chǔ)存保鮮、輕紡行業(yè)等方面有著廣闊的市場前景及經(jīng)濟(jì)效益。但水合鹽相變儲(chǔ)能材料在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)遇到過冷、相分離、非協(xié)調(diào)性熔解、熱傳效率低(熱導(dǎo)率低)、體積變化、循環(huán)穩(wěn)定性、結(jié)晶速率慢以及熱化學(xué)穩(wěn)定性等問題。

針對(duì)上述問題，中國科學(xué)院青海鹽湖研究所鹽湖資源化學(xué)實(shí)驗(yàn)室周園研究團(tuán)隊(duì)通過綜合研究提升水合鹽相變儲(chǔ)能材料性能及拓寬應(yīng)用范圍。基于密度泛函理論對(duì)溶液結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算，得出對(duì)影響熔鹽相變溫度的改變的主要因素是添加劑中陽離子;通過將Al2O3納米粒子引入到CaCl2·6H2O相變材料體系中，采用SrCl2·6H2O和Al2O3納米粒子作為成核劑，證實(shí)利用納米粒子成核劑“協(xié)同效應(yīng)”可實(shí)現(xiàn)降低或消除過冷;將石墨烯作為添加劑，可提高水合鹽相變材料的熱導(dǎo)率且提升其熱穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定;通過真空吸附、表面包覆構(gòu)筑CaCl2·6H2O/硅藻土/石蠟微納核殼結(jié)構(gòu)相變儲(chǔ)能材料，驗(yàn)證了微納核殼結(jié)構(gòu)的“限域效應(yīng)”和“核殼效應(yīng)”對(duì)材料相變性能和熱穩(wěn)定的協(xié)同提升。這種研究思路對(duì)于水合鹽相變儲(chǔ)能材料的開發(fā)具有重要意義。詳細(xì)內(nèi)容參見《鹽湖研究》2018年第2期“研究亮點(diǎn)”9-15頁。

納米粒子對(duì)CaCl2·6H2O相變材料過冷度的影響

六水氯化鈣、復(fù)合材料和包覆的復(fù)合材料在循環(huán)中焓值變化 (a)相變焓值 (b)相變溫度