상변화물질 연구 진행의 구체적인 내용은 무엇인지 아래에 종다컨설팅에서 답변해 드리겠습니다.
에너지는 인류사회의 생존과 발전의 혈액이다. 전력공급으로 인한 에너지 및 환경위기가 점점 더 주목받고 있는 가운데, 어떻게 새로운 녹색에너지를 개발하고 에너지 활용도를 향상시킬 것인가가 점점 더 중요해지고 있다. . 점점 더 중요해지고 있습니다. 현 단계에서 사람들이 더욱 관심을 갖는 신에너지는 태양에너지인데, 태양에너지 활용과 폐열 회수 사이에는 시공간적 불일치가 존재한다. 상변화 에너지 저장 재료는 환경에서 에너지를 흡수하고 에너지를 환경으로 방출하여 시간과 공간의 에너지 공급과 수요의 모순을 더 잘 해결하고 에너지 활용도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 동시에, 상변화 에너지 저장 물질의 온도는 상변화 과정에서 기본적으로 일정하게 유지되며, 주변 환경의 온도를 조절하는 데 사용될 수 있으며 반복적으로 사용될 수 있습니다. 상변화 에너지 저장 재료의 이러한 특성으로 인해 전력 피크 이동, 산업 및 민간 건물의 에너지 절약, 에어컨, 섬유 및 군사 분야에서 광범위한 응용 가능성을 갖게 됩니다. 1 상변화물질의 연구 경과 1-1 상변화물질의 분류 상변화물질은 상변화 온도보다 높을 때 일정한 형태의 에너지를 저장했다가 상변화 온도보다 낮을 때 방출하여 사용할 수 있다. 에너지 저장 재료. 주로 주 축열제, 상변화점 조절제, 과열 방지제, 상분리 방지제, 상변화 촉진제 및 기타 구성 요소로 구성됩니다. 상변화 물질에는 많은 종류가 있으며, 저장되는 에너지의 특성에 따라 축열재와 저온저장재로 구분됩니다. 에너지저장재료의 에너지저장방식으로 보면 현열에너지저장, 잠열에너지저장, 화학반응에너지저장의 3가지로 구분할 수 있다. 그 중 잠열에너지저장은 상변화 물질의 상변화 잠열을 이용하여 열을 저장하는데, 에너지 저장 밀도가 높고 축열 장치가 간단하고 작으며 축열 물질이 축열 중에 대략 일정한 온도를 유지한다. 공정을 통해 실온에서 일정한 온도를 쉽게 달성할 수 있으며, 특히 건물 단열 및 에너지 절약 분야에 적합합니다. 축열 온도 범위로 판단하면 고온, 중온, 저온의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 고온 상변화 물질은 주로 용융염 및 금속 합금이며, 중온 상변화 물질은 주로 수화염, 유기물 및 고분자 물질이며, 주로 얼음 및 하이드로겔입니다. 물질의 화학적 조성에 따라 무기 상변화 물질, 유기 상변화 물질, 혼합 상변화 물질의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 무기 상변화 물질에는 주로 결정성 수화염, 용융염, 금속 합금 등의 무기 물질이 포함되며, 유기 상 변화 물질에는 주로 파라핀, 카르복실산, 에스테르 등의 유기 물질이 포함되며, 혼합 상 변화 물질에는 주로 유기 및 무기 물질이 포함됩니다. 융합 물질. 상변화 물질의 혼합물. 축열과정에서 물질의 상상태로 보면 고체-액체 상변화물질, 고체-고체 상변화물질, 고체-기체 상변화물질, 액체-기체 상변화물질로 나눌 수 있다. 후자의 두 가지 상변화 방법은 상변화 과정에서 많은 양의 가스가 존재하기 때문에 물질의 부피 변화가 크기 때문에 상변화 엔탈피가 크지만 공학적 응용에서는 거의 사용되지 않습니다. 고체-액체 상변화 물질에는 주로 수화염과 파라핀 왁스가 포함됩니다. 고체에서 고체로 상변화하는 동안에는 상상태가 변하지 않고, 대신에 결정형태가 변하는 동안 열이 흡수되고 방출된다. 고체-고체 상변화 물질에는 주로 고밀도 폴리에틸렌, 폴리올 및 층상 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 금속-유기 화합물이 포함됩니다. 1-2 상변화 물질의 스크리닝 및 개선 1980년대 미국 다우 케미컬 컴퍼니(American Dow Chemical Company)는 거의 20,000개에 달하는 상변화 물질을 테스트한 결과, 상변화 물질 중 단 1%만이 사용 가치가 있고 적절한 수화염을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 및 일부 유기 상변화 물질. 토목건축물은 재료특성과 경제적 요인에 대한 엄격한 제한이 있기 때문에 에너지저장 건축자재에 적합한 상변화재료는 더욱 적다. 저에너지 건물에 이상적인 상변화 재료는 다음 요구사항을 충족해야 합니다. (1) 상변화 재료의 실내 설계 온도 또는 냉난방 시스템에서 요구하는 온도 범위 (2) 잠열이 충분히 커야 합니다. (3) 상 변화 중 팽창 또는 수축이 작아야 합니다. (4) 상 변화의 가역성이 좋아야 합니다. (5) 생산 원료는 무독성이어야 합니다. 저렴하고 쉽게 구할 수 있을 것. 그러나 실제로 위의 조건을 만족할 수 있는 이상적인 상변화 물질은 없습니다. 따라서 상변화 물질의 개선이 필요하다. 상변화 물질을 개선하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. (1) 여러 유기 물질을 이성분 또는 다성분 상 변화 물질로 결합하거나 유기 물질과 무기 물질을 결합하여 적절한 상 변화 온도 및 상 변화 잠열 상 변화 물질을 얻습니다. . (2) 항상 고체형태를 유지하는 고액상변화물질을 준비한다. 이러한 유형의 상 변화 물질에는 작동 물질과 캐리어 매트릭스라는 두 가지 주요 구성 요소가 있습니다.
전자는 주로 고체-액체 상변화 물질에 사용되며, 후자는 물질의 부동성과 가공성을 유지할 수 있으며 일반적으로 캐리어 매트릭스는 더 높아야 합니다. 구조 재료의 일반적인 특성은 또한 상 변화 재료와 호환 가능하고 비부식성, 비화학적 반응성 및 저렴한 비용이 필요합니다. 1-3 상변화물질의 제조방법 현재 상변화물질을 제조하는 방법은 크게 세 가지가 있다. (1) 기본물질 봉지형 상변화물질 방법 기본물질 봉지형 상변화물질 방법은 특정 기준에 따라 기본물질을 준비하는 것이다. 마이크로캡슐, 다공성 또는 3차원 네트워크 구조를 형성한 후 상변화 물질을 부어넣거나 캐리어 매트릭스를 용융된 상변화 물질에 담그는 공정입니다. 그 중 마이크로캡슐화 기술에는 계면중합법과 in-situ 중합법이 있다. (1) 계면중합법은 에멀젼의 분산상과 연속상에 두 종류의 반응 단량체가 존재하며, 중합반응은 그 상에서 이루어진다. 인터페이스에서 발생합니다. 본 마이크로캡슐 제조방법의 장점은 상온에서 조작이 가능하고 간편하며 간편하고 효과가 좋다는 점이다. 단점은 벽 재료에 대한 요구 사항이 높고 코팅된 단량체가 높은 반응성을 가져야 하며, 제조된 마이크로캡슐에는 소량의 미반응 단량체가 포함되어 있으며, 계면 중합에 의해 형성된 벽 필름의 투과성이 일반적으로 높기 때문에 피복에 적합하지 않습니다. 엄격한 밀봉이 필요한 핵심 재료. (2) 현장 중합 방법의 기술적 특징은 다음과 같습니다. 모노머와 개시제는 모두 캡슐 코어 외부에 배치되며 모노머는 가용성이어야 하며 생성된 폴리머는 불용성입니다. 캡슐 코어를 코팅하여 마이크로 캡슐을 형성합니다. (2) 매트릭스와 상변화 물질의 용융 및 혼합 방법 상변화 물질과 매트릭스의 상용성을 이용하여 이들을 용융 및 혼합하여 균일한 조성을 갖는 에너지 저장 물질을 형성하는 방법이다. 이 방법은 산업 및 건설용 저온 성형 상변화 물질을 제조하는 데 더 적합합니다. (3) 혼합소결법 : 제조된 미크론 크기의 매트릭스 물질과 상변화물질을 균일하게 혼합한 후 일정량의 첨가제를 첨가하고 볼밀링한 후 혼합, 압착, 성형한 후 소결하여 얻는 방법이다. 에너지 저장 물질. 1-4 상 변화 물질의 특성화 현재 상 변화 물질의 특성화에 대한 통일된 표준은 없습니다. Li Dong 등은 시차 주사 열량계(DSC) 및 열 분석 방법을 포함하여 비교적 포괄적인 4가지 특성화 방법을 제시했습니다. TA), TG 분석법, 시간-온도 곡선법 및 주사전자현미경(SEM). 주사 열량계(DSC)와 열 분석(TA)은 상변화 물질의 에너지 저장 온도 범위와 에너지 저장 밀도를 특성화하는 데 주로 사용됩니다. TG 분석 방법은 상변화 물질의 안정성과 열 저장 능력을 연구하는 데 주로 사용됩니다. 시간-온도 곡선법은 상변화물질의 완전한 상변화에 걸리는 시간을 측정하여 열전도율을 계산하는데 주로 사용됩니다. 주사전자현미경(SEM)은 상변화 물질의 단면을 관찰하여 구조의 균일성과 안정성을 확인하는 데 주로 사용됩니다. 2 상변화에너지저장재료의 건축분야 적용 2-1 상변화에너지저장재료의 건축분야 적용 역사 및 현황 상변화물질의 건축분야 적용에 관한 연구는 1982년부터 태양에너지연구소에서 시작되었다. 미국 에너지부 산하 법인. 이 연구는 1988년부터 미국 에너지 저장 및 분배국(Energy Storage and Distribution Office)에 의해 추진되었습니다. Lane은 그의 저서 "태양 에너지 저장 - 잠열 재료"에서 1980년대 초반 이전의 상변화 물질과 용기의 개발을 요약했습니다. 1990년대에는 석고보드, 벽판, 콘크리트 부품 등의 건축자재를 처리하기 위해 상변화물질을 이용하는 기술이 개발되었으며, 이후 석고보드, 벽판, 콘크리트 부품에 상변화물질을 적용하는 연구가 개발되었다. 주요 목적은 경량 구조물의 열용량을 향상시키는 것입니다. 미국의 Neeper는 상변화 벽 패널이 거주자의 에어컨 부하에 있는 현열 부하의 90%를 전력 소비가 낮은 기간으로 전환할 수 있으며 장비 용량을 30%까지 줄일 수 있다고 추정합니다. Oakbridge National Laboratory는 1990년에 태양광실에서 상변화 벽 패널이 추가 에너지 소비를 크게 줄일 수 있으며 투자 회수 기간은 약 5년이라는 결론을 내렸습니다. 일본 가나가와대학교와 도쿄덴키대학교 연구진이 상변화 벽패널의 열 저장 성능을 연구했습니다. 그들은 상변화 벽면 패널을 사용하면 열부하가 완화되고, 복사 공간이 더욱 편안해지며, 전력 소비가 감소하고, 최대 부하를 줄일 수 있다는 결론을 내렸습니다. 상변화 건축자재에 대한 국내 연구는 늦게 시작되었습니다. Zhang Yinping은 상변화 온도가 28~31°C인 무수 아세트산나트륨과 요소의 혼합물을 연구했습니다. 통지대학교는 주로 산업용 등급의 부틸 스테아레이트를 상변화 물질로 사용하여 건물용 에너지 절약형 콘크리트 재료에 대한 연구를 진행하고 있습니다. 2-2 건축용 상변화 에너지 저장재료의 봉지 기술 상변화 물질을 기재와 결합하는 방법에는 크게 직접 첨가법, 침지법, 봉지법 3가지가 있다. 직접 첨가 방식은 첨가량 조절이 편리하고, 침지 방식은 완성된 건축자재를 가공할 수 있다.
그러나 이들 두 가지 방법으로 제조된 상변화 에너지 저장 건축자재는 내구성이 좋지 않은데, 이는 상변화 작동유체의 누출과 모재의 부식 등이 주로 나타난다. 캡슐화 방법은 위의 문제를 효과적으로 해결합니다. 포장에는 대용량 포장과 극소량 포장이 포함됩니다. 대용량 포장은 상변화 물질을 파이프, 백, 플레이트 용기 또는 기타 용기에 포장하는 것입니다. 그러나 이러한 컨테이너형 상변화 물질은 태양광 분야에 적용되는 동안 환경과 접촉하는 면적이 넓습니다. 위상 변화가 작아서 에너지 전달이 그다지 효율적이지 않습니다. 따라서 마이크로 볼륨 패키징이 점점 더 주목을 받고 있습니다. 마이크로캡슐화(Micro-encapsulation)란 담체 매트릭스를 마이크로캡슐, 다공성 폼으로 만들거나 쉽게 필름을 형성하는 물질을 사용하는 것을 말합니다. 현재 단계에서 상변화물질의 마이크로캡슐화에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 마이크로캡슐 상변화 물질은 전통적인 건축 자재와 직접 결합할 수 있으며, 공정이 간단하고 화학적 특성이 안정적이며 열 저장량이 높고 열전도율이 높습니다. 2-3 상변화 에너지 저장물질의 상변화 메커니즘.
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