房滿庭，章學(xué)來(lái)，紀(jì) 珺，華維三，劉 彪，王緒哲

（上海海事大學(xué)蓄冷技術(shù)研究所，上海 201306）

目前，能源短缺與環(huán)境破壞已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩大問(wèn)題。在我國(guó)，雖然能源總量很大，但是存在人均能源擁有量少與能源空間分布不均的問(wèn)題。與此同時(shí)，我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，生產(chǎn)過(guò)程中難免會(huì)采用高排放、高能耗的生產(chǎn)方式，導(dǎo)致能源的利用率較低和環(huán)境的破壞。

相變儲(chǔ)能技術(shù)使用相變材料（PCMs）來(lái)實(shí)現(xiàn)熱能的儲(chǔ)存和釋放[1]。相變儲(chǔ)能技術(shù)利用相變材料的潛熱進(jìn)行儲(chǔ)能，具有儲(chǔ)能密度大和儲(chǔ)能溫度適宜等優(yōu)點(diǎn)。因此，在太陽(yáng)能的連續(xù)利用、電力的削峰填谷、余熱回收利用、冷鏈物流以及建筑暖通空調(diào)節(jié)能等領(lǐng)域具有很多的應(yīng)用潛力，受到了廣泛的關(guān)注[2-3]。

相變材料可分為兩大類(lèi)：有機(jī)相變材料和無(wú)機(jī)相變材料[4]。有機(jī)相變材料的密度小、熱導(dǎo)率小、蓄熱能力差。而無(wú)機(jī)相變材料中，水合鹽類(lèi)是最為典型的一類(lèi)。表1中列出了幾種單一水合鹽的熱物性。水合鹽相變材料雖然具有潛熱值高和相變溫度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，卻也存在“過(guò)冷”和“相分離”等不利因素[5]。

針對(duì)水合鹽在使用環(huán)節(jié)中的問(wèn)題，可以將水合鹽與其他材料結(jié)合為復(fù)合相變材料。目前，制備水合鹽復(fù)合相變材料的目的以四種居多：降低過(guò)冷度、解決相分離問(wèn)題、循環(huán)穩(wěn)定性問(wèn)題和改變材料相變溫度。除此之外，還有水合鹽的泄漏和腐蝕問(wèn)題、增大材料的潛熱值和熱導(dǎo)率等有待于研究的方向。本文以水合鹽復(fù)合相變材料制備的目的為線索，對(duì)水合鹽復(fù)合相變材料的制備和研究進(jìn)行了綜述，并對(duì)其今后的研究重點(diǎn)進(jìn)行了展望。

1 過(guò)冷度

若液態(tài)水合鹽降溫凝固過(guò)程中達(dá)到凝固點(diǎn)仍不凝固，到凝固點(diǎn)以下一定溫度后突然升溫至凝固點(diǎn)發(fā)生凝固過(guò)程，此現(xiàn)象便叫做過(guò)冷現(xiàn)象。過(guò)冷度與晶體的放熱時(shí)間成反比，對(duì)水合鹽儲(chǔ)存起來(lái)的熱能造成了浪費(fèi)。如果過(guò)冷度過(guò)大，水合鹽會(huì)完全失去儲(chǔ)能作用[10]。

為了減小過(guò)冷度，可以向水合鹽加入成核劑，構(gòu)成復(fù)合相變材料。成核劑可以提供結(jié)晶位點(diǎn)以降低水合鹽的過(guò)冷度。成核劑多為與水合鹽分子結(jié)構(gòu)類(lèi)似的物質(zhì)或相變溫度高于原材料的物質(zhì)，在溫度降到凝固點(diǎn)時(shí)可以誘導(dǎo)水合鹽成核結(jié)晶。

JOLLYR等[11]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3%的SrCl2?6H2O作為成核劑幾乎可以消除CaCl2?6H2O的過(guò)冷度，且材料的熱穩(wěn)定性最佳。GEORGE等[12]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在冰水浴環(huán)境中SrCl2?6H2O和BaI2?6H2O均可以消除CaCl2?6H2O的過(guò)冷度。徐云龍和劉棟[13]在室溫開(kāi)放體系下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硼砂和SrCl2?6H2O可分別使CaCl2?6H2O的過(guò)冷度降低到2 ℃和0 ℃。XU等[14]發(fā)現(xiàn)0.02%的氧化石墨烯和0.8%的SrCl2?6H2O可以使CaCl2?6H2O的過(guò) 冷度減小到0.2℃。何媚質(zhì)等[15]發(fā)現(xiàn)在SrCl2?6H2O和Ba(OH)2?8H2O的聯(lián)合作用下CaCl2?6H2O過(guò)冷度可降低到1.07℃。

表1 幾種水合鹽的熱物性表Table1 Thermophysical properties of several hydrated salts

丁益民等[16]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3%的Na2B4O7?10H2O可以使Na2SO4?10H2O的過(guò)冷度減小到2℃。FENG等[17]則通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)硼砂作為成核劑可使Na2SO4?10H2O的過(guò)冷度降低到2℃以?xún)?nèi)。柳馨等[18]用納米Cu、納米Al和納米C分別制備了Cu-Na2SO4?10H2O、Al-Na2SO4?10H2O和C-Na2SO4?10H2O納米復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)過(guò)冷度分別降到了1.8℃、2.1℃和1.2℃。冷從斌等[19]發(fā)現(xiàn)8%EG和2%硼砂可使體系的過(guò)冷度下降至0.6℃以下。

唐志偉等[20]制備了硬脂酸/Na2HPO4?12H2O復(fù)合相變材料，發(fā)現(xiàn)硬脂酸可使Na2HPO4?12H2O過(guò)冷度降低到1℃左右。祝盼盼等[21]發(fā)現(xiàn)多孔材料可以降低Na2HPO4?12H2O的過(guò)冷度。吳苓瑜等[22]使用Na3C6H5O7?2H2O成功降低了Na2HPO4?12H2O的過(guò)冷度，當(dāng)Na2HPO4?12H2O與Na3C6H5O7?2H2O的質(zhì)量比為10∶1和10∶2時(shí)效果最好，這兩個(gè)比例均可以使體系的過(guò)冷度減小到2.7℃。鄧燕等[23]通過(guò)實(shí) 驗(yàn) 發(fā) 現(xiàn)Na2B4O7?10H2O、Na2SiO3?9H2O與Al2O3都可以降低Na2HPO4?12H2O的過(guò)冷度，其中Al2O3作為成核劑的效果最好，可以使Na2HPO4?12H2O的過(guò)冷度降低到2.2℃。

由于CH3COONa?3H2O的過(guò)冷度與加熱溫度和冷卻溫度有關(guān)，早期人們對(duì)CH3COONa?3H2O成核劑的研究有較大的出入。比如WADA等[24]發(fā)現(xiàn)在CH3COONa?3H2O中加入1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下文同）Na4P2O7?10H2O，可以使體系過(guò)冷度降低到5℃以下；而郎雪梅和葉菊招[25]使用同樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Na4P2O7?10H2O，過(guò)冷度卻大于10℃。李晶等[26]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Na2CO3?10H2O、Na4P2O7?10H2O和Na3PO4?12H2O能 夠 有 效 抑 制CH3COONa?3H2O的過(guò)冷度。徐建霞和柯秀芳[27]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Na2SiO3?9H2O可使CH3COONa?3H2O的過(guò)冷度減小到5℃以下。丁紅雨等[28]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)2.8% Na2HPO4?12H2O和2.8%聚丙烯酰胺可使CH3COONa?3H2O的過(guò)冷度降低到2℃以下。盧大杰 等[29]發(fā) 現(xiàn)4%或5%Si3N4、10%ZrB2、5%AlN可在自然分散條件下消除CH3COONa?3H2O的過(guò)冷度，2%SiO2在熔融態(tài)CH3COONa?3H2O經(jīng)磁力攪拌和超聲分散侯可消除CH3COONa?3H2O的過(guò)冷度。他們還結(jié)合納米材料的粒度分析結(jié)果得出結(jié)論，粒度分布在幾十到300nm作用的納米材料對(duì)CH3COONa?3H2O具有更好的成核效果。杜曉冬等[30]研究發(fā)現(xiàn)三種納米材料：2%納米Al2O3、1%納米Cu和2%碳納米管都能在自然分散條件下消除CH3COONa?3H2O的過(guò)冷度。

盛強(qiáng)等[31]經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)泡沫銅填充使Ba(OH)2?8H2O的過(guò)冷度降低了50%。冷從斌等[32]發(fā)現(xiàn)添加0.5%～2%KH2PO4可以使Ba(OH)2?8H2O的過(guò)冷度降低到0.5℃以下。紀(jì)珺等[33]通過(guò)添加1%BaCO3使Ba(OH)2?8H2O的過(guò)冷度下降了3～5℃。XIAO等[34]制備了Ba(OH)2?8H2O/乙 二醇復(fù)合相變材料，使過(guò)冷度降低到了2.4℃。華維三等[35]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Ba(OH)2?H2O既能降低Ba(OH)2?8H2O的過(guò)冷度，又不影響其潛熱的利用。

宋婧等[36]研究發(fā)現(xiàn)2%MgCl2?6H2O可以消除KAl(SO4)2?12H2O的 過(guò) 冷 度，7%NiSO4?6H2O可 以使KAl(SO4)2?12H2O的過(guò)冷度降低到3℃。任雪潭等[37]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Mg(NO3)2?6H2O可以基本消除KAl(SO4)2?12H2O的過(guò)冷度，且加入3%時(shí)效果最佳。

2 相分離

水合鹽分為穩(wěn)定水合鹽和不穩(wěn)定水合鹽[38]。相分離是指不穩(wěn)定水合鹽在熔化后失去結(jié)晶水，形成結(jié)晶水?dāng)?shù)目較少的水合鹽，或生成完全脫水的無(wú)機(jī)鹽。如果生成的新物質(zhì)溶解度不高，便會(huì)形成沉淀物。冷卻過(guò)程結(jié)束后，材料分為三層：上層是溶液層，中間是水合鹽層，底部是不溶解沉淀層。

解決相分離問(wèn)題可以采用增稠劑或晶體改變劑。目前常用的增稠劑是羧甲基纖維素、丙烯酰胺、丙烯酸、淀粉、硅膠等[39-40]。

施敏敏和章學(xué)來(lái)[41]使用羧甲基纖維素鈉（CMC）為增稠劑，配置了20gCaCl2?6H2O +2%SrCl2?6H2O +1gCMC的復(fù)合相變材料，解決了相分離問(wèn)題且過(guò)冷度減小到1.8℃。

劉欣等[42]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于Na2SO4?10H2O，丙烯酰胺/丙烯酸共聚物是一種具有較好增稠效果的增稠劑。李鳳艷等[43]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CMC可作為Na2SO4?10H2O的增稠劑，且2%CMC增稠效果最好。

CABEZA等[44]研究發(fā)現(xiàn)淀粉和膨潤(rùn)土適合作為CH3COONa?3H2O的增稠劑，而纖維素作為增稠劑時(shí)會(huì)在溫度高于65℃時(shí)失效。RAMIREZ等[45]用CMC和硅膠的聚合物混合物，解決了CH3COONa?3H2O的相分離問(wèn)題。楊宜凡等[46]在CH3COONa ?3H2O中添加了 1% Na2HPO4?12H2O 和 2% CMC，將過(guò)冷度控制在約2.6℃并解決了相分離問(wèn)題。

盛強(qiáng)等[47]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1%的明膠作為增稠劑可有效解決Ba(OH)2?8H2O相分離問(wèn)題。

近幾年，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)采用定形復(fù)合羅相變材料也可以解決相分離問(wèn)題，如 WU和WANG[48]制備了（Na2SO4?10H2O-Na2HPO4?12H2O）/膨脹石墨定形復(fù)合相變材料，同樣解決了相分離問(wèn)題。不過(guò)，對(duì)于采用這種方法解決相分離問(wèn)題的研究較少，需要日后繼續(xù)進(jìn)行研究。

3 循環(huán)穩(wěn)定性

循環(huán)穩(wěn)定性問(wèn)題是指相變材料經(jīng)過(guò)多次能量的儲(chǔ)存釋放過(guò)程后，由于過(guò)冷和相分離的原因，部分或全部相變材料失效，失去儲(chǔ)存釋放能量的功能。為了解決循環(huán)穩(wěn)定性問(wèn)題，需要選擇經(jīng)過(guò)多次循環(huán)不變性的增稠劑，還可以使用多孔材料制備復(fù)合相變材料。

KIMURA等[49]發(fā)現(xiàn)NaF和NaCl可以提高CaCl2?6H2O的循環(huán)穩(wěn)定性，當(dāng)NaF和NaCl濃度分別為1%時(shí)，循環(huán)1000次后體系穩(wěn)定性良好，沒(méi)有發(fā)生相分離。劉超[50]發(fā)現(xiàn)添加3%SrCl2?6H2O和1%CMC時(shí)，經(jīng)過(guò)300次循環(huán)后，材料的循環(huán)穩(wěn)定性良好。LI等[51]發(fā)現(xiàn)向CaCl2?6H2O加入3%SrCl2?6H2O和1%膨脹石墨，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后穩(wěn)定性良好。凡海川等[52]利用不同粒徑膨脹蛭石與CaCl2?6H2O制備了復(fù)合相變材料，發(fā)現(xiàn)粒徑越小，100次循環(huán)后材料潛熱值損失越小。

劉磊等[53]利用膨脹珍珠巖(EP)制備了Na2SO4?10H2O /EP 復(fù)合相變材料，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，潛熱值損失在15%以?xún)?nèi)，熱穩(wěn)定性良好。徐笑鋒等[54]制備出一種以Na2SO4?10H2O為主儲(chǔ)能材料的復(fù)合相變材料，當(dāng)配比為75.52% Na2SO4?10H2O +3%硼 砂+1.25%聚丙烯酸鈉(PAAS)+16%NH4Cl+4%KCl+0.25%去離子水時(shí)，經(jīng)過(guò)20、50、100次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，相變材料具有良好的熱穩(wěn)定性。

鄢瑛等[55]向Na2HPO4?12 H2O加入活性Al2O3和CMC，經(jīng)過(guò)30次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后循環(huán)穩(wěn)定性良好。陳躍等[56]在Na2HPO4?12H2O中加入4%納米石墨分與2%聚丙烯酸鈉（PAAS），制備了納米石墨粉/PAAS/ Na2HPO4?12H2O三元復(fù)合相變材料，將材料進(jìn)行100次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，循環(huán)穩(wěn)定性良好。鄭濤杰等[57]利用1%海藻酸鈉作為Na2HPO4?12H2O的增稠劑，經(jīng)過(guò)20次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后，潛熱值維持在208J/g。

DANNEMAND等[58]向CH3COONa?3H2O加入9%的水，經(jīng)過(guò)14次循環(huán)后潛熱值由194 kJ/kg下降至179 kJ/kg。趙亮等[59]在空氣浴條件下將96%CH3COONa?3H2O＋2% Na2HPO4?12H2O＋2%羧甲基纖維素的復(fù)合相變材料進(jìn)行了25、50和75次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)材料的相變溫度幾乎是恒定的，并且隨著循環(huán)次數(shù)的增加，過(guò)冷度逐漸增大，潛熱值逐漸降低。吳東靈等[60]研究發(fā)現(xiàn)向CH3COONa?3H2O添加0.5%CMC和2%Na2HPO4?12H2O的復(fù)合相變材料經(jīng)過(guò)20次循環(huán)后，具有良好的熱穩(wěn)定性。

韓興超等[61]制備了成分為4%Ba(OH)2?H2O＋96%Ba(OH)2?8H2O的復(fù)合相變材料，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，相變溫度和相變潛熱的最大變化幅度分別為0.63%和 3.81%，循環(huán)穩(wěn)定性較好。

4 相變溫度

將水合鹽與其他相變材料混合，能得到不同相變溫度的相變材料，混合后的相變溫度可通過(guò)相圖分析得出。因此，有學(xué)者根據(jù)不同工況所需溫度來(lái)制備相變溫度合適的相變材料，并對(duì)其的過(guò)冷度和相分離等情況加以改性，投入使用。

MgCl2?6H2O的相變溫度為115℃，為實(shí)現(xiàn)其在室溫下應(yīng)用，必須與CaCl2?6H2O 等材料組成復(fù)合相變材料。LI等[62]發(fā) 現(xiàn)CaCl2?6H2OMgCl2?6H2O復(fù)合相變材料的相變溫度為21～28℃，并發(fā)現(xiàn)SrCl2?6H2O和SrCO3是良好的成核劑，羥乙基纖維素（HEC）是良好的增稠劑。當(dāng)配比為CaCl2?6H2O -25 % MgCl2?6H2O +3%SrCl2?6H2O +1%SrCO3+0.5%HEC時(shí)可使復(fù)合相變材料過(guò)冷度減小到2℃，此時(shí)相變溫度和潛熱值分別為21.4℃和102.3J/g。盧竼漪等[63]研究了羥基化碳納米管(CNTs)和SrCl2?6H2OSrCO3復(fù)合成核劑對(duì)MgCl2?6H2O -CaCl2?6H2O過(guò)冷度的影響，當(dāng)配比為MgCl2?6H2O-CaCl2?6H2O +0.25%CNTs+1%SrCO3+3%SrCl2?6H2O時(shí)，體系過(guò)冷度最小，約為0.6℃。

徐玲玲等[64]利用Na2SO4?10H2O和Na2HPO4?12H2O制備了低共熔相變材料，當(dāng)配比為80% Na2SO4?10H2O+20% Na2HPO4?12H2O時(shí)，復(fù)合相變材料的相變溫度為28～29 ℃，相變溫度穩(wěn)定，而且基本上消除了過(guò)冷和相分離現(xiàn)象。張勇等[65]利用熱流分析的方法得到了適用于溫室的復(fù)合相變材料配比，對(duì)于Na2SO4?10H2O和 Na2CO3?10H2O體系，配比質(zhì)量比為4:6時(shí)相變溫度可以滿足要求，但是循環(huán)穩(wěn)定性差；對(duì)于Na2SO4?10H2O和Na2HPO4?12H2O體系，配比質(zhì)量比為1.9∶7時(shí)較為理想，此時(shí)相變溫度穩(wěn)定，并且長(zhǎng)期使用后過(guò)冷度小，不發(fā)生相分離。

方玉堂等[66]用甲酰胺與CH3COONa?3H2O制備了低共熔體，甲酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，并加入2% Na2HPO4?12H2O成核劑和2%聚乙烯醇增稠劑，此時(shí)相變溫度為40.88 ℃，且過(guò)冷度低，放熱時(shí)間長(zhǎng)，循環(huán)穩(wěn)定性好。LI等[67]發(fā)現(xiàn)CH3COONa?3H2OKCl體系的相變溫度為50～58 ℃。喬英鈞等[68]對(duì)Na2S2O3?5H2O-CH3COONa?3H2O體系進(jìn)行了改性，選取Na2CO3?10H2O作為成核劑，羧甲基纖維素（CMC）為增稠劑，發(fā)現(xiàn)添加1.558%的Na2CO3?10H2O和2.136%的CMC效果最好。此時(shí)，體系的過(guò)冷度為4.9℃，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)實(shí)驗(yàn)后相變溫度穩(wěn)定在40℃左右，潛熱值為184.5J/g，循環(huán)穩(wěn)定性較好。

Mg(NO3)2?6H2O是一種有效的調(diào)溫劑，然而由于這種材料屬于易制爆化學(xué)品，目前相關(guān)研究非常少。李秀珍和李永康[69]將Mg(NO3)2?6H2O分別與KNO3和NH4NO3制備了低共熔復(fù)合相變 材 料。在Mg(NO3)2?6H2O-KNO3低共熔混合物中Mg(NO3)2?6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.5%，相變溫度為59.51℃；Mg(NO3)2?6H2O-NH4NO3中Mg(NO3)2?6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.2%，相變溫度為48.62℃。LING等[70]對(duì)MgCl2?6H2O- Mg(NO3)2?6H2O體系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)MgCl2?6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%～50%時(shí)，兩種材料形成低共熔混合物，相變溫度在58℃左右。YE等[71]制備了CaCl2?6H2O-Mg(NO3)2?6H2O/膨脹石墨低共熔復(fù)合相變材料，體系的相變溫度為14.23℃或23.17℃。

王智平等[72]研究發(fā)現(xiàn)KAl(SO4)2?12H2O與MgSO4?7H2O或Na2SO4?10H2O混合都能制得低共熔相變材料。KAl(SO4)2?12H2O-MgSO4?7H2O體 系 中兩種材料的質(zhì)量比為5:5左右，相變溫度為41.19 ℃；KAl(SO4)2?12H2O-Na2SO4?10H2O體系中兩種材料的質(zhì)量比為2:8左右，相變溫度為50.1℃。

5 其 他

除前面四個(gè)目的之外，制備復(fù)合相變材料還有一些研究較少的方向，如增大材料的導(dǎo)熱系數(shù)、增大潛熱值以及解決相變材料的液相泄露和腐蝕問(wèn)題等。

5.1 熱導(dǎo)率

由于水合鹽的熱導(dǎo)率對(duì)比有機(jī)相變材料相對(duì)較大，因此制備復(fù)合相變材料以增大熱導(dǎo)率方面的研究相對(duì)較少，目前的研究以采用納米材料增大水合鹽的熱導(dǎo)率居多。紀(jì)珺等[73]發(fā)現(xiàn)添加MWCNT、Cu、Al2O3、TiO2四種納米粒子均可以單獨(dú)增大CaCl2?6H2O導(dǎo)熱性能，分別加入0.2%這四種納米粒子時(shí)，體系導(dǎo)熱系數(shù)大小依次為MWCNT＞Cu＞Al2O3＞TiO2。添加MWCNT的復(fù)合相變材料熱導(dǎo)率為0.7480W/(m?K)，比純CaCl2?6H2O的導(dǎo)熱系數(shù)高出31.5%。柳馨等[74]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1%120℃酸化的多壁碳納米管可以增大A、B兩種Na2SO4?10H2O基復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)，其中A復(fù)合相變材料成分為Na2SO4?10H2O+10%KCl，B復(fù)合相變材料將Na2SO4?10H2O與Na2CO3?10H2O以9:1質(zhì)量比混合后再加入總質(zhì)量4%NaCl。蔣自鵬和鐵生年[75]使用1%導(dǎo)熱劑石墨粉使芒硝基相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)提高到1.0216W/(m?K)。茅靳豐等[76]比較了銅粉、碳粉與膨脹石墨提高CH3COONa?3H2O的效果，發(fā)現(xiàn)銅粉與碳粉分層明顯，體積分率為10%的膨脹石墨對(duì)CH3COONa?3H2O熱導(dǎo)率改善效果較好。盛強(qiáng)和邢玉明[77]發(fā)現(xiàn)泡沫銅可以提高Ba(OH)2?H2O的導(dǎo)熱性能。宋婧等[78]使用5%改性石墨增強(qiáng)了KAl(SO4)2?12H2O的導(dǎo)熱性能，使相變時(shí)間縮短了72.8%。

5.2 潛熱值

成核劑、增稠劑或其他相變材料的加入大多會(huì)降低水合鹽的潛熱值，對(duì)于制備復(fù)合相變材料來(lái)增大潛熱值的研究非常少。蔣希芝等[79]發(fā)現(xiàn)向20g Na2HPO4?12H2O中加入6 mL水或10g尿素都可以提高體系的蓄熱能力。張宇迪等[80]研究發(fā)現(xiàn)0.2%尿素可以將CH3COONa?3H2O提高到294.8J/g。

5.3 液相泄漏與腐蝕

水合鹽在相變過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)液相泄漏和腐蝕金屬容器的問(wèn)題，解決這一問(wèn)題可制備多孔基相變材料或微膠囊相變材料。目前，這兩種方法主要用于有機(jī)相變材料，對(duì)無(wú)機(jī)水合鹽的相關(guān)研究較少。YE等[81]制備了CaCl2?6H2O/膨脹石墨復(fù)合相變材料，并將其應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。袁維燁等[82]利用多孔材料膨脹石墨與CH3COONa?3H2O制備了復(fù)合相變材料，發(fā)現(xiàn)膨脹石墨可大幅提高CH3COONa?3H2O熱導(dǎo)率[增大到2.327W/(m?K)]，并且材料的潛熱值和相變溫度變化很小。彭勇剛等[83]使用原位聚合法，以尿素-甲醛樹(shù)脂為壁材，Na2HPO4?12H2O為相變材料制備了相變微膠囊。

6 結(jié) 語(yǔ)

水合鹽相變材料具有潛熱值高、價(jià)格低、導(dǎo)熱性好、相變溫度適宜等優(yōu)點(diǎn)，具有研究和應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于水合鹽的過(guò)冷、相分離、循環(huán)穩(wěn)定性差等諸多問(wèn)題，可針對(duì)性地制備復(fù)合相變材料對(duì)其進(jìn)行改性。同樣，也可以制備復(fù)合相變材料來(lái)改善水合鹽的熱物性。

（1）對(duì)于水合鹽存在過(guò)冷度問(wèn)題，可以根據(jù)水合鹽的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)尋找相應(yīng)的成核劑；對(duì)于相分離問(wèn)題，可以使用合適的增稠劑；對(duì)于循環(huán)穩(wěn)定性問(wèn)題，可以對(duì)相變材料進(jìn)行多次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，篩選出合適的增稠劑或者多孔材料。目前對(duì)于成核劑的研究較多，增稠劑和循環(huán)穩(wěn)定性的研究與前者相比較少。

（2）將水合鹽與其他相變材料進(jìn)行結(jié)合，可改變體系的相變溫度，可以由此根據(jù)不同工況所需溫度制備相變溫度適宜的相變材料。多種相變材料混合后的相變溫度可以用相圖分析粗略地確定，目前以低共熔物居多。不同相變材料混合后往往會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷和相分離問(wèn)題，這也將成為日后研究的重點(diǎn)。

（3）對(duì)于水合鹽的液相泄漏與腐蝕問(wèn)題，可以制備多孔基相變材料或微膠囊相變材料。用水合鹽制備這兩種復(fù)合相變材料的研究近幾年才開(kāi)始出現(xiàn)，研究成果較少。由于這兩種相變材料的制備過(guò)程比較繁瑣，今后還可以對(duì)如何改進(jìn)這兩種復(fù)合相變材料的制備方法加以研究。

（4）雖然水合鹽的導(dǎo)熱系數(shù)和潛熱值與有機(jī)相變材料相比已經(jīng)比較大，但多多益善，近幾年有學(xué)者開(kāi)始對(duì)增大水合鹽的導(dǎo)熱系數(shù)和潛熱值進(jìn)行研究。對(duì)于導(dǎo)熱系數(shù)，可以添加導(dǎo)熱性能良好的材料，如納米材料，以增大體系的導(dǎo)熱系數(shù)；然而，對(duì)于增大水合鹽相變材料潛熱值的研究非常少，目前還沒(méi)有找到明確的方法。這兩個(gè)方向目前都值得進(jìn)一步研究。

（5）目前對(duì)于水合鹽的成核理論研究還不完善，這使得復(fù)合相變材料的研究和制備具有盲目性和復(fù)雜性。今后應(yīng)著重于水合鹽結(jié)晶成核理論的研究，用更為科學(xué)、便捷的方法對(duì)水合鹽進(jìn)行改性。