电-热转换功能型相变储热材料的研究进展及应用

刘纹佳，杜如雪，王思齐，李廷贤（上海交通大学制冷与低温工程研究所）

摘要： 热能在终端用能形式中占比高达50%以上，热能脱碳对实现我国“双碳”战略目标和节能减排至关重要，高效利用风能、太阳能等可再生能源驱动的电气化供热是实现热能脱碳的重要途径。目前，亟需探究先进的储能技术，以解决可再生能源供能与终端用能的时空不匹配矛盾。相变储热技术具有高储热密度和恒温输出特性，将电-热直接转化与相变储热结合可显著提高系统的能量转换效率和功率密度。本文聚焦相变储热材料的电-热转换特性与机制，分析了电-热转换与储热性能的关键影响参数。考虑到相变材料（PCM）本征导电性和导热性较差，需要引入高导电、高导热的添加物以制备电、热性能更优的复合相变材料。探讨了添加物不同的分布形式（离散、连续、定向连续）和尺寸效应对相变储热材料的电-热转换性能、有效热导率及电导率的强化影响机制，总结了电-热转换相变储热材料的应用场景，探讨了未来的重点研究方向和面临的挑战。

关键词： 相变；电-热转换；热传导；传热；电导率；储热性能