游輝,謝晶

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海，201306)2(食品科學(xué)與工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(上海海洋大學(xué))，上海，201306)3(上海冷鏈裝備性能與節(jié)能評(píng)價(jià)專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，上海，201306)4(教育部海洋食品精深加工關(guān)鍵技術(shù)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心(上海)，上海，201306)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生鮮食品的需求也不斷增加，如何保證生鮮食品品質(zhì)，不同時(shí)期有不同的辦法。傳統(tǒng)的煙熏、腌制等[1]保存方式會(huì)破壞食品本身的風(fēng)味，而將食品在一定低溫下貯存和運(yùn)輸，不僅可以防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的流失，還可以延長食品的貯藏期。冷鏈?zhǔn)侵冈谑称窂牟杉较M(fèi)者手中的全過程中，使其處于溫度適宜的低溫環(huán)境下，降低食品水分和營養(yǎng)物質(zhì)的損耗，防止其遭受微生物的污染以及食品內(nèi)部原因引起的變質(zhì)，從而確保食品安全的特殊供應(yīng)鏈系統(tǒng)[2]。目前，冷鏈物流中對(duì)于低溫的控制手段還相當(dāng)有限，傳統(tǒng)的制冷方式對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)景和裝備要求高，經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較低[3]。

相變蓄冷材料是實(shí)現(xiàn)冷鏈物流過程溫度穩(wěn)定的方法之一，一般采用機(jī)械制冷等方式，提前把冷量貯存在相變材料中，在運(yùn)輸過程中將冷量持續(xù)釋放，抵消物流過程外界傳入的熱量，使食品周圍環(huán)境保持在持續(xù)時(shí)間的低溫狀態(tài)[4]，從而解決時(shí)間和空間上能量供求不相稱的矛盾，實(shí)現(xiàn)電力的峰谷轉(zhuǎn)移。相變蓄冷材料一直是研究的熱點(diǎn)，本文總結(jié)了近年國內(nèi)國外對(duì)-18 ℃的相變材料的研究成果及其在冷鏈各環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

1 低溫相變蓄冷劑的研究

相變蓄冷是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的一種方式，其可以在電價(jià)谷期時(shí)儲(chǔ)存能量，峰值時(shí)釋放能量，從而實(shí)現(xiàn)電價(jià)的峰谷轉(zhuǎn)移，節(jié)約電量的損耗[5]。相變材料是相變蓄冷的關(guān)鍵，其在狀態(tài)發(fā)生變化的過程中可以釋放大量的相變潛熱。在冷鏈物流中采用蓄冷運(yùn)輸箱/車，可以利用蓄冷材料在無機(jī)械制冷的條件下實(shí)現(xiàn)恒溫釋冷、短時(shí)保冷，還可以實(shí)現(xiàn)同一車輛多個(gè)溫度范圍的食品運(yùn)輸[6]，解決低溫運(yùn)輸過程存在著的低溫和溫度恒定兩大問題，從而改善或解決食品在運(yùn)輸時(shí)因溫度原因造成的腐敗變質(zhì)。

有機(jī)和無機(jī)相變蓄冷材料的研究已有很多，在食品保鮮運(yùn)輸方面已有了一定的應(yīng)用，但若只用單一有機(jī)或者無機(jī)材料，會(huì)存在相分離、導(dǎo)熱系數(shù)低、過冷度大等不足，因此有研究將不同種類的相變材料進(jìn)行不同比例的混合，并添加成核劑等使復(fù)合相變材料獲得更好的熱力學(xué)性質(zhì)。

1.1 有機(jī)低溫相變蓄冷材料

有機(jī)材料有無相分離、自成核、相變潛熱高和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，但存在相變潛熱和導(dǎo)熱系數(shù)隨碳原子數(shù)量增加而逐漸降低等缺點(diǎn)[7]。石蠟是烷烴混合物，其固態(tài)和液態(tài)相互轉(zhuǎn)化時(shí)可以放出大量的熱量，且多次相變過程后不會(huì)過冷，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但相變溫度達(dá)不到-18 ℃[8]。因此有學(xué)者指出單一有機(jī)相變材料的缺陷能通過二元或多元有機(jī)相變材料的復(fù)合來彌補(bǔ)[9]，此外食品、醫(yī)藥等眾多行業(yè)需要蓄冷材料的溫度跨度非常大，對(duì)0～-60 ℃的材料均有需求。唐娟[10]針對(duì)此采用差示掃描量熱儀(differential scanning calorimetry，DSC)測(cè)量了甲酸鈉、苯甲酸鈉、乙酸鈉等有機(jī)共晶溶液的溫度、相變潛熱等，研究發(fā)現(xiàn)溶液的共晶溫度從-12.7～-51.1 ℃不等，能滿足食品、醫(yī)藥行業(yè)對(duì)蓄冷劑溫度的要求。

除采用共晶溶液的辦法外，還可以通過在有機(jī)蓄冷材料中加入納米材料[11]、金屬氧化物粒子和碳基材料等提高導(dǎo)熱系數(shù)。DONG等[12]和LI等[13]以C12～C14共混物為核心材料，有機(jī)三聚氰胺甲醛樹脂為殼材料合成了相變蓄冷微膠囊(microencapsulated phase change materials，MePCMs)，研究發(fā)現(xiàn)MePCMs在-25～-10 ℃發(fā)生相變，具有優(yōu)良的形態(tài)、熱性能和熱穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，成功地合成了以納米氧化鋁增強(qiáng)正十二烷為核心材料，改性碳納米管增強(qiáng)三聚氰胺甲醛樹脂為殼材料的MePCMs,采用包括傅里葉變換在內(nèi)的多種分析方法和儀器研究了碳納米管和納米氧化鋁對(duì)MePCMs形貌和熱性能的影響。數(shù)據(jù)表明MePCMs的過冷度在加入納米材料后明顯降低,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.3%(0.5 g)的碳納米管后，MePCMs的熱導(dǎo)率提高了380.8%,此外，其分解溫度提高了約10 ℃?，F(xiàn)階段低溫有機(jī)相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)已經(jīng)通過添加納米粒子等材料有所提高，但相變溫度還相對(duì)較高，且在常溫下呈液態(tài)，具有流動(dòng)性，不利于保存和運(yùn)輸，在低溫相變材料和其封裝方面仍需要進(jìn)一步研究。

1.2 無機(jī)低溫相變蓄冷材料

無機(jī)相變蓄冷材料中，水合鹽材料由于其過冷、相分離和具有腐蝕性等缺點(diǎn)限制了其廣泛應(yīng)用[14]。黃艷等[15]通過添加金屬對(duì)應(yīng)的金屬防腐添加劑，改善了-20 ℃無機(jī)相變蓄冷劑對(duì)金屬的腐蝕性，可以用于特殊的低溫冷鏈運(yùn)輸。OR等[16]將不同的金屬和高分子聚合物混合添加入裝有相變材料的玻璃管中，探究9種相變溫度在-22～-16 ℃的相變材料對(duì)樣本的腐蝕程度。結(jié)果表明，鹽類相變?nèi)芤夯静桓g不銹鋼，而對(duì)銅、鋁和碳鋼有明顯的腐蝕性，對(duì)高分子材料沒有腐蝕性，綜上，可以通過添加金屬防腐劑抑制鹽類相變?nèi)芤簩?duì)金屬的腐蝕，也能針對(duì)不同金屬、高分子材料使用不會(huì)造成腐蝕的鹽類溶液。

無機(jī)化合物相變材料和水、鹽溶液蓄冷材料類似，也極易發(fā)生過冷和相分離，通常在其中添加適當(dāng)?shù)某珊藙﹣砀纳?。劉家慶[17]篩選出相變溫度為-20.63 ℃、相變潛熱為212.9 kJ/kg的23%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的無機(jī)鹽溶液；通過添加硼砂、CuS、CaF2、SiO2和炭黑以及蔗糖和羧甲基纖維素，研究其在改善溶液過冷度和相分離方面的作用。結(jié)果表明，添加1%的硼砂可以有效解決無機(jī)鹽溶液的過冷問題，羧甲基纖維素能對(duì)相分離發(fā)揮作用。通過在溶液中添加增稠劑和成核劑可以減少蓄冷劑的過冷和相分離，但增稠劑的導(dǎo)熱系數(shù)大多較低，材料相分離改善的同時(shí)熱性能會(huì)降低。因此篩選能夠保持一定的導(dǎo)熱性能同時(shí)改善相分離的增稠劑，是蓄冷材料未來研究的一大難點(diǎn)。

1.3 低溫復(fù)合相變蓄冷劑

有機(jī)和無機(jī)相變蓄冷劑均存在著許多短板，可以采用多元材料進(jìn)行復(fù)合的方法提高相變材料的性能，近年來許多學(xué)者利用不同方法將有機(jī)和無機(jī)材料等復(fù)合成一體，綜合考慮兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，采用封裝技術(shù)、添加納米材料等方法，從而得到性能優(yōu)越的低溫復(fù)合相變蓄冷材料。

1.3.1 共晶相變蓄冷材料

共晶相變蓄冷材料可以通過對(duì)材料各組分的份額調(diào)整來獲得不同的相變溫度[18]。YANG等[19]將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的乙烯醇與不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NH4Cl充分混合，通過DSC測(cè)試性能最佳的比例為10%乙烯醇與15%NH4Cl的混合物，其開始融化溫度為-23 ℃，峰值溫度-20 ℃，相變潛熱可以達(dá)到175.9 kJ/kg，只有較弱的腐蝕性，能基本滿足復(fù)合相變蓄冷材料的要求。李靖等[20]發(fā)現(xiàn)以氯化鈉與丙三醇的質(zhì)量比為2.5∶7.5配制的材料，相變溫度為-31.5 ℃，相變潛熱為175.3 kJ/kg，反復(fù)凍融后潛熱基本無變化，對(duì)金屬材料基本無腐蝕。

HAN等[21]制備了5種不同濃度的水-鹽二元混合物，使用DSC儀器測(cè)試得到的圖表表明，二元混合物有2個(gè)明顯的吸熱峰，其中一個(gè)是-22 ℃的共晶融化，潛熱為115 kJ/kg。班超方等[22]將20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯化鈉作為主儲(chǔ)能劑，實(shí)驗(yàn)過程中改變其質(zhì)量分?jǐn)?shù)和添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的降溫劑，得到2種良好性能的蓄冷劑，相變溫度均能達(dá)到-24 ℃以下，獲得約200 kJ/kg的相變潛熱，并且在100次循環(huán)后相變潛熱仍處于穩(wěn)定狀態(tài)，一定程度上改善了由銨類材料受熱分解產(chǎn)生的漲包問題。LU等[23]以C6H7KO2/KCl/H2O、C4H4Na2O6/KCl/H2O等6種共晶物質(zhì)為材料，制備三元復(fù)合相變蓄冷材料，結(jié)果表明甲酸鈉/氯化鉀/蒸餾水三元溶液的相變溫度維持在-23.5 ℃左右、融化潛熱大約260 kJ/kg，多次凍融循環(huán)性質(zhì)變化不大，這在冷凍食品貯運(yùn)應(yīng)用中十分重要。

1.3.2 高分子相變蓄冷材料

高分子相變材料是將高分子材料與水結(jié)合的一種新型材料，能夠作為一種凝膠類相變材料，避免材料泄漏造成污染[24]。高吸水樹脂(super absorbent polymers，SAP)是一種新型的功能性高分子材料，原理是SAP遇水會(huì)發(fā)生電解，產(chǎn)生的電離子和水有強(qiáng)烈的親和作用，吸水膨脹成水凝膠，可以長期保存，并類似于蓄電池，可反復(fù)充放電，將冷量循環(huán)的貯存與釋放[25]。王會(huì)等[26]將CH3CH2OH溶液與NH4Cl溶液進(jìn)行混合，把混合溶液加入到SAP中，得到了黏稠狀的蓄冷材料，發(fā)現(xiàn)其相變溫度低至-17.10 ℃，相變潛熱值達(dá)到304 kJ/kg，將此材料加入到蓄冷器內(nèi)，除貯存冷量外，還可以凍結(jié)食物。由于高分子材料可以與微膠囊化技術(shù)相結(jié)合，化學(xué)性能穩(wěn)定，降低過冷度，未來可能有很好的應(yīng)用前景。

1.3.3 納米相變蓄冷材料

納米相變蓄冷材料是指通過添加納米顆粒所得到的材料，其原理是基液中金屬或金屬氧化物顆粒為納米量級(jí)，由此會(huì)改變基液原本的熱物性，納米粒子由于其本身的小尺度，能和基液相互促進(jìn)，減小過冷度[27]。HE等[28]發(fā)現(xiàn)在水溶液中添加1.13%的納米粒子能將相變蓄冷材料(phase change materials，PCM)的導(dǎo)熱系數(shù)提高12.76%，過冷度降低84.92%。ZHANG等[29]和章學(xué)來等[30]在葵酸-辛酸的二元共晶混合物中通過超聲震蕩法分別加入不同的高導(dǎo)熱納米材料，發(fā)現(xiàn)隨著納米材料濃度的增加，熱導(dǎo)率會(huì)先增大而后趨于穩(wěn)定，相變溫度基本不變，潛熱有所增加，在經(jīng)歷500次凍融循環(huán)后，仍具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。賈浦悅等[31]發(fā)現(xiàn)羥甲基纖維素和聚丙烯酸鈉等增稠劑的加入可以減小相分離，導(dǎo)熱系數(shù)在添加了0.50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))TiO2納米粒子后，有大幅度提高。李新芳等[32]針對(duì)納米顆粒強(qiáng)化相變蓄冷問題，進(jìn)行模擬，結(jié)果表明，當(dāng)納米粒子占比為1.0%時(shí)，納米強(qiáng)化材料的結(jié)冰時(shí)間能下降16.3%，說明加入納米材料減少了相變時(shí)間，能夠強(qiáng)化相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)，從而提高相變過程的傳熱效率。納米材料不僅可以直接加入蓄冷劑中提高其導(dǎo)熱系數(shù)，還可以通過于微膠囊技術(shù)相結(jié)合，合成納米微膠囊來改善蓄冷劑的泄漏問題，但目前低溫領(lǐng)域的納米微膠囊技術(shù)還有待進(jìn)一步研究。

2 應(yīng)用相變蓄冷材料的冷鏈環(huán)節(jié)

農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地到用戶手上，需要經(jīng)過采收、加工、處理、運(yùn)輸?shù)纫幌盗羞^程，地域和時(shí)間這2個(gè)因素極大程度上影響了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。冷鏈運(yùn)輸行業(yè)的興起和應(yīng)用，使得農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)有了很大的保障。冷鏈環(huán)節(jié)主要包括產(chǎn)地預(yù)冷、中轉(zhuǎn)冷庫、冷藏運(yùn)輸車、商用冷柜、冰箱等。若采用蓄冷技術(shù)，可以是蓄冷板冷藏車、蓄冷型運(yùn)輸保溫箱、蓄冷低溫冷庫等。

2.1 蓄冷板冷藏車

蓄冷板冷藏車是指隔熱的車體裝有含相變蓄冷材料的蓄冷板，車內(nèi)的持續(xù)低溫依靠相變材料發(fā)生固液相變來保持的冷藏保鮮運(yùn)輸設(shè)備。為盡量減少運(yùn)輸過程中的質(zhì)量損失，延長凍肉和水產(chǎn)品的貨架期，不僅需要良好的包裝方式[33]，還需要-18 ℃保存。XU等[34]發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度越高，蓄冷材料融化時(shí)間越短，車內(nèi)溫度場(chǎng)穩(wěn)定的時(shí)間越短。AHAMED等[35]和LIU等[36-38]開發(fā)了一種-18 ℃新型相變蓄冷材料，可用于冷凍貨物冷藏車，其融化溫度為-26.8 ℃時(shí)，潛熱可達(dá)到154.4 kJ/kg，并對(duì)使用這種新型材料的冷藏車進(jìn)行測(cè)試，要維持車內(nèi)-18 ℃，運(yùn)輸10 h在不開門和開門20次的情況下，分別只需要250 kg和360 kg的蓄冷材料，與傳統(tǒng)機(jī)械冷藏車相比，運(yùn)輸成本降低86.4%。在車輛開門時(shí)，車箱內(nèi)部溫度增加了約0.8 ℃，系統(tǒng)需要30 min才能恢復(fù)到設(shè)定值溫度(-18 ℃)。作者建議使用具有更低熔點(diǎn)的PCM來限制門打開期間的峰值溫度，并在接下來的貨運(yùn)期間提供更高的冷卻速率。

蓄冷板冷藏車分為整體式和分體式。整體式冷藏車即機(jī)械冷板冷藏車，配置制冷機(jī)組、冷凍板等組成的制冷系統(tǒng)；分體式冷板冷藏車的冷板必須依賴地面的制冷設(shè)施進(jìn)行充冷，充冷管道需要進(jìn)行拆裝連接，制冷系統(tǒng)容易泄漏[39]；此外，蓄冷裝置安裝在車廂的頂部的情況居多，有汽車重心偏高、溫度調(diào)控不到位等不利影響。為彌補(bǔ)頂置蓄冷板的缺點(diǎn)，劉廣海等[40]設(shè)計(jì)了一款GU-PCM2整體式蓄冷型冷藏車，該車集隔熱保溫車廂、相變蓄冷單元、制冷系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)于一體，運(yùn)輸時(shí)變頻風(fēng)機(jī)根據(jù)車廂溫度和設(shè)定溫度的差值，改變送風(fēng)速度從而保證車內(nèi)溫度的相對(duì)穩(wěn)定。相對(duì)分體式冷藏車而言，該車溫度的不均衡系數(shù)減少了50%以上，平均溫度波動(dòng)值也降低了48.7%；同時(shí)汽車重心下降了25.9%，這樣既能保證貨物的安全和質(zhì)量，也能節(jié)約能源和成本。劉偉等[41]對(duì)蓄冷式冷藏車箱的降溫過程進(jìn)行模擬和驗(yàn)證，結(jié)果表明風(fēng)機(jī)風(fēng)速和回風(fēng)道面積的增大，均可以縮短降溫的時(shí)間。MOUSAZADE等[42]在一條466 km的公路上，對(duì)使用3種不同共晶材料的冷藏車箱進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測(cè)試相變蓄冷材料的傳熱系數(shù)和融化時(shí)間和車速之間的關(guān)系。結(jié)果表明，卡車的速度增加了總傳熱系數(shù)，對(duì)于一輛靜止的卡車，E-26型PCM的最大熔化時(shí)間為18 400 s，在卡車速度為81 km/h時(shí)E-26型PCM能達(dá)到最大融化時(shí)間17 200 s，熔化時(shí)間隨車輛速度的增加而減少，表明車輛速度越高，傳熱效率越高。

蓄冷板冷藏車相比傳統(tǒng)冷藏車，運(yùn)輸成本降低；蓄冷劑泄漏、溫度調(diào)控不準(zhǔn)確等問題也可以通過整體式冷藏車獨(dú)立的制冷系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)來解決；在冷藏車蓄冷板完成充冷后，不管車輛是否工作，依舊會(huì)釋放冷量，造成能源的浪費(fèi)。當(dāng)冷藏車的蓄冷板為陸地定點(diǎn)充冷時(shí)，可以根據(jù)運(yùn)輸時(shí)間的長短來確定PCM的放置數(shù)量，但整體式冷藏車的蓄冷板與制冷系統(tǒng)相連接，能否在不同蓄冷板之間設(shè)置閥門來實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)輸時(shí)間的運(yùn)輸要求，還有待進(jìn)一步研究。

2.2 蓄冷型運(yùn)輸保溫箱

蓄冷型運(yùn)輸保溫箱由保溫箱和蓄冷板構(gòu)成，可以通過在運(yùn)輸箱中放入不同種類和數(shù)量的蓄冷劑來滿足不同使用溫度的需求，實(shí)現(xiàn)低溫冷藏運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)。與機(jī)械冷藏車相比，操作、配送更加靈活，同一輛車配送多個(gè)地點(diǎn)；運(yùn)輸成本更低，普通車輛可以配送多溫區(qū)物品；箱體密封包裝，配送過程中可以確保物品的品質(zhì)，安全性也更高；此外，在運(yùn)輸過程中還可以對(duì)每件產(chǎn)品溫度與位置進(jìn)行跟蹤[43]。目前，蓄冷劑控溫箱已經(jīng)運(yùn)用于常溫物品的運(yùn)輸[44]；在低溫領(lǐng)域，湯元睿等[45]研究了保溫箱運(yùn)輸過程中不同溫度蓄冷劑與金槍魚品質(zhì)變化之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)相變溫度與金槍魚品質(zhì)維持的時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，其中29%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))CaCl2溶液在運(yùn)輸5 h后，仍可保持魚排的中心溫度在-20 ℃左右，BAI等[46]所做的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一點(diǎn)。DU等[47]采用了5種不同的蓄冷單元配置方式和5種 不同熔點(diǎn)的相變蓄冷材料，研究了相變材料的放置位置、熔點(diǎn)和保溫材料對(duì)箱體冷卻時(shí)間的影響。結(jié)果表明，當(dāng)蓄冷材料在頂部和四周均勻布置的情況下，真空隔熱箱可以達(dá)到46.5 h的冷藏時(shí)間。

蓄冷型保溫箱內(nèi)放置合適的蓄冷板可以延長生鮮食品的貨架期。但蓄冷箱仍存在許多問題，比如蓄冷板需要在冷庫等有制冷系統(tǒng)的場(chǎng)合進(jìn)行充冷，蓄冷箱如何從客戶手里回收、在不同的外界溫度條件下如何保持箱內(nèi)溫度恒定等，這些方面都會(huì)造成蓄冷箱的前期成本增加，未來需要研發(fā)更加先進(jìn)的工藝和運(yùn)輸方式來降低蓄冷箱的成本。

2.3 蓄冷型冷庫

冷庫是冷鏈物流的重要組成部分[48]，是冷鏈中不可或缺的一環(huán)。冷庫消耗電量大，電費(fèi)是其運(yùn)行成本的重要組成部分，在冷庫制冷系統(tǒng)中，采用蓄冷技術(shù)，合理利用谷電，可以將冷量的生產(chǎn)和釋放2個(gè)過程的時(shí)間錯(cuò)開，有效降低冷庫用電成本，而且易于保持庫房溫度穩(wěn)定。按溫度范圍來分，低溫冷庫庫內(nèi)的要求溫度范圍為-30～-18 ℃，冰/水蓄冷系統(tǒng)僅能在0 ℃相變，不能滿足其制冷要求，現(xiàn)主要有2種低溫冷庫中使用復(fù)合相變蓄冷材料的可行方案[49]：一種方案是相變蓄冷材料直接代替蓄冷池中傳統(tǒng)相變蓄冷材料，夜間充冷，白天向載冷劑釋冷，利用載冷劑將冷量運(yùn)輸進(jìn)庫房；另一種是將相變蓄冷材料填充到冷庫頂棚或庫體兩側(cè)的蓄冷板中，利用夜間的谷價(jià)電充冷，白天相變材料釋放冷量維持庫溫，從而保證冷凍食品處在合適的溫度范圍內(nèi)。

吳麗媛等[50]采用保溫箱模擬冷庫，把蓄冷板放置在保溫箱中，在電價(jià)高峰期測(cè)試蓄冷板放冷對(duì)溫度的影響，發(fā)現(xiàn)溫度波動(dòng)<0.6 ℃，相對(duì)于機(jī)械制冷的冷庫能更好地保存貨物，節(jié)約能源。楊鳳等[51]對(duì)帶有頂置式蓄冷板的冷庫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究蓄冷板對(duì)融霜時(shí)庫溫波動(dòng)、融霜能耗的影響，發(fā)現(xiàn)頂置蓄冷板冷庫在制冷風(fēng)機(jī)有霜時(shí)，相對(duì)空庫情況下，在不同的截面處均降低了30%以上的溫度波動(dòng)，耗霜能耗降低了1.36%；在制冷風(fēng)機(jī)無霜時(shí)，溫度波動(dòng)均降低了47.0%以上，能耗降低了1.81%；表明頂置蓄冷板不管在有霜還是無霜條件下，都能很好地降低融霜產(chǎn)生的熱量對(duì)庫溫波動(dòng)的影響。在冷庫方面，已經(jīng)可以利用蓄冷板實(shí)現(xiàn)電價(jià)的峰谷轉(zhuǎn)移，并有利于減少庫溫的波動(dòng)，保證食品的品質(zhì)，但不同的貨物、不同的堆碼方式對(duì)庫內(nèi)溫度場(chǎng)如何影響，冷庫中放置多少蓄冷劑合適，其與冷庫制冷系統(tǒng)配置之間如何協(xié)同等問題，均是蓄冷型冷庫需要解決的難題。

3 結(jié)論與展望

相變蓄冷材料領(lǐng)域已得到研究，從20世紀(jì)末單一材料的研究到現(xiàn)在多種材料采用不同的方法復(fù)合，也有研究利用添加成核劑、增稠劑解決相變蓄冷材料導(dǎo)熱系數(shù)低、穩(wěn)定性能差等問題；在冷鏈物流方面，相變材料能做到電價(jià)峰谷轉(zhuǎn)移，以及解決能源地域配置不合理的問題，降低了冷鏈運(yùn)輸過程中的成本。但在冷鏈物流中應(yīng)用相變蓄冷材料后，如何降低相變材料、外界環(huán)境等對(duì)食品品質(zhì)的影響，打造更節(jié)能高效的冷鏈物流行業(yè)，依舊是未來的研究重點(diǎn)，例如：

(1)進(jìn)一步探究相變蓄冷材料與不同添加劑之間的協(xié)同關(guān)系，開發(fā)性能優(yōu)良的相變蓄冷介質(zhì)。

(2)將微膠囊化等新技術(shù)應(yīng)用于低溫相變材料的封裝，研制新型低溫相變材料。

(3)開發(fā)研制智能控溫蓄冷系統(tǒng)，延長食品的貯藏期，從而保證食品的品質(zhì)。

(4)低溫相變蓄冷板在冷庫產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用還未開始，蓄冷板不同用量、布置方式及與環(huán)境條件、堆碼方式等相互關(guān)系的研究還有待進(jìn)一步深入，以推進(jìn)蓄冷型冷庫的建設(shè)情況。