冯妍卉 冯黛丽 褚福强 邱琳 孙方远 林林 张欣欣

(北京科技大学能源与环境工程学院,北京 100083)

本文简单回顾了固液相变储热材料发展历程,重点针对纳米多孔定形相变材料,从材料层面的研发设计,到热物理层面的微观限域空间负载、结晶、导热机理,乃至围绕异相/异质匹配提出的显著提升相变蓄传热性能的强化手段进行了总结.同时,指出了目前受制于单一尺度孔径无法兼顾储释热的密度和速率的现状,并探讨在此基础上借助新型多级尺度孔径的骨架材料以突破瓶颈的可能.最后,系统梳理了与之伴随的一系列亟待解决的科学问题、机遇和挑战.

1 引言

在“碳达峰、碳中和”的双碳目标下,我国正加速构建以新能源为主体的新型能源体系.储能作为支撑可再生能源发展的关键技术,将迎来巨大发展机遇和前所未有的挑战.以相变材料为核心的潜热式储热技术,是储能领域的一个重要分支,其最大潜力就在于可对口解决时间、空间或强度上的热能供给与需求不匹配问题,对新能源开发利用关键技术攻坚、推进我国能源行业供给侧改革、推动能源生产和利用方式变革具有重要战略意义.然而,低碳、无碳的新能源由于间歇性、波动性导致的能量密度低等问题,对储热材料与技术提出了更高的要求.

2 纳米孔组装相变材料的热特性与强化

纵观相变储热材料的发展,从初期单纯无机或有机相变材料,因受制于自身易……