复合相变储热材料中多孔骨架研究进展

栾基爽, 成波, 冯力, 楚倩倩(兰州理工大学材料科学与工程学院 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室)

摘要: 随着能源需求的持续增长, 相变储热材料(phase change materials, PCMs)成为储能领域的研究热点, 但传统PCMs 存在热导率低、易泄漏等问题。多孔复合相变储热材料(composite PCMs, CPCMs)通过多孔基质与PCMs 结合, 有效解决了上述难题。简单介绍了CPCMs 中的多孔材料对PCMs 的吸附原理; 详细介绍了CPCMs 中碳基、多孔氧化物、金属泡沫及金属-有机骨架、高分子聚合物等多孔材料的分类、性能特点; 深入探讨了模板法、自组装法、3D 打印法、静电纺丝法等孔道设计技术与工艺的原理、优势及局限性。最后分析了多孔基CPCMs 在多孔基质低成本制备、环境友好性提升、热导率与储热量平衡优化及极端环境长期稳定性等方面面临的挑战, 并对未来发展方向进行了展望, 以期为推动多孔基CPCMs 的进一步研究与应用提供参考。

关键词: 复合相变储热材料; 多孔材料; 吸附机理; 孔道设计技术; 热导率; 储热量