Materiais de mudança de fase (PCMs) são amplamente utilizados principalmente porque fornecem soluções únicas e eficazes em gerenciamento de energia, controle de temperatura e proteção ambiental.Abaixo está uma explicação detalhada das principais razões para o uso de materiais de mudança de fase:
1. Armazenamento eficiente de energia
Os materiais de mudança de fase podem absorver ou liberar uma grande quantidade de energia térmica durante o processo de mudança de fase.Essa característica os torna meios eficientes de armazenamento de energia térmica.Por exemplo, quando há radiação solar suficiente durante o dia, os materiais de mudança de fase podem absorver e armazenar energia térmica;À noite ou em climas frios, esses materiais podem liberar energia térmica armazenada para manter o calor do ambiente.
2. Controle de temperatura estável
No ponto de transição de fase, os materiais de mudança de fase podem absorver ou liberar calor a temperaturas quase constantes.Isso torna os PCMs muito adequados para aplicações que exigem controle preciso de temperatura, como transporte farmacêutico, gerenciamento térmico de dispositivos eletrônicos e regulação de temperatura interna em edifícios.Nessas aplicações, os materiais de mudança de fase ajudam a reduzir o consumo de energia e a melhorar a eficiência geral do sistema.
3. Melhorar a eficiência energética e reduzir o consumo de energia
No campo da arquitetura, a integração de materiais de mudança de fase nas estruturas dos edifícios pode melhorar significativamente a eficiência energética.Esses materiais podem absorver o excesso de calor durante o dia, reduzindo a carga do ar condicionado;À noite, liberta calor e reduz a necessidade de aquecimento.Esta função natural de regulação térmica reduz a dependência de equipamentos tradicionais de aquecimento e refrigeração, reduzindo assim o consumo de energia.
4. Ecologicamente correto
Os materiais de mudança de fase são compostos principalmente de materiais orgânicos ou sais inorgânicos, muitos dos quais são ecologicamente corretos e recicláveis.A utilização de PCM pode ajudar a reduzir as emissões de gases com efeito de estufa e o consumo de combustíveis fósseis, contribuindo para a proteção ambiental e para a consecução dos objetivos de desenvolvimento sustentável.
5. Melhore o desempenho e o conforto do produto
O uso de materiais de mudança de fase em produtos de consumo, como roupas, colchões ou móveis, pode proporcionar conforto adicional.Por exemplo, o uso de PCMs em roupas pode regular o calor de acordo com as mudanças na temperatura corporal, mantendo uma temperatura confortável para o usuário.Usá-lo em um colchão pode proporcionar uma temperatura de sono mais ideal à noite.
6. Flexibilidade e adaptabilidade
Os materiais de mudança de fase podem ser projetados em diferentes formatos e tamanhos para atender a vários requisitos de aplicação.Eles podem ser transformados em partículas, filmes ou integrados em outros materiais, como concreto ou plástico, proporcionando um alto grau de flexibilidade e adaptabilidade de uso.
7. Melhorar os benefícios económicos
Embora o investimento inicial em materiais de mudança de fase possa ser elevado, os seus benefícios a longo prazo na melhoria da eficiência energética e na redução dos custos operacionais são significativos.Ao reduzir a dependência da energia tradicional, os materiais de mudança de fase podem ajudar a reduzir os custos de energia e proporcionar retornos económicos.
Em resumo, a utilização de materiais de mudança de fase pode fornecer soluções eficazes de gestão térmica, melhorar a funcionalidade e o conforto do produto e ajudar a promover o desenvolvimento sustentável.
Várias classificações principais e suas respectivas características de materiais de mudança de fase
Os materiais de mudança de fase (PCMs) podem ser divididos em diversas categorias com base em sua composição química e características de mudança de fase, cada uma com vantagens e limitações específicas de aplicação.Esses materiais incluem principalmente PCMs orgânicos, PCMs inorgânicos, PCMs de base biológica e PCMs compostos.Abaixo está uma introdução detalhada às características de cada tipo de material de mudança de fase:
1. Materiais orgânicos de mudança de fase
Os materiais orgânicos de mudança de fase incluem principalmente dois tipos: parafina e ácidos graxos.
-Parafina:
-Características: Alta estabilidade química, boa reutilização e fácil ajuste do ponto de fusão, alterando o comprimento das cadeias moleculares.
-Desvantagem: A condutividade térmica é baixa e pode ser necessário adicionar materiais condutores térmicos para melhorar a velocidade de resposta térmica.
-Ácidos graxos:
-Características: Possui calor latente superior ao da parafina e ampla cobertura de ponto de fusão, adequado para diversos requisitos de temperatura.
-Desvantagens: Alguns ácidos graxos podem sofrer separação de fases e são mais caros que a parafina.
2. Materiais de mudança de fase inorgânica
Os materiais inorgânicos de mudança de fase incluem soluções salinas e sais metálicos.
-Solução de água salgada:
-Características: Boa estabilidade térmica, alto calor latente e baixo custo.
-Desvantagens: Durante o congelamento pode ocorrer delaminação e é corrosivo, exigindo materiais de embalagem.
-Sais metálicos:
-Características: Alta temperatura de transição de fase, adequada para armazenamento de energia térmica em alta temperatura.
-Desvantagens: Também existem problemas de corrosão e pode ocorrer degradação do desempenho devido à fusão e solidificação repetidas.
3. Materiais de mudança de fase de base biológica
Materiais de mudança de fase de base biológica são PCMs extraídos da natureza ou sintetizados através de biotecnologia.
-Características:
-Ambientalmente amigável, biodegradável, livre de substâncias nocivas, atendendo às necessidades do desenvolvimento sustentável.
-Pode ser extraído de matérias-primas vegetais ou animais, como óleo vegetal e gordura animal.
-Desvantagens:
-Pode haver problemas com custos elevados e limitações de fonte.
-A estabilidade térmica e a condutividade térmica são inferiores às dos PCMs tradicionais e podem exigir modificação ou suporte de material compósito.
4. Materiais compostos de mudança de fase
Os materiais compostos de mudança de fase combinam PCMs com outros materiais (como materiais condutores térmicos, materiais de suporte, etc.) para melhorar certas propriedades dos PCMs existentes.
-Características:
-Ao combinar com materiais de alta condutividade térmica, a velocidade de resposta térmica e a estabilidade térmica podem ser significativamente melhoradas.
-A personalização pode ser feita para atender a requisitos específicos da aplicação, como aumentar a resistência mecânica ou melhorar a estabilidade térmica.
-Desvantagens:
-O processo de preparação pode ser complexo e caro.
-São necessárias técnicas precisas de correspondência e processamento de materiais.
Cada um desses materiais de mudança de fase tem suas vantagens e cenários de aplicação exclusivos.A seleção do tipo de PCM apropriado geralmente depende dos requisitos específicos de temperatura da aplicação, orçamento de custos, considerações de impacto ambiental e vida útil esperada.Com o aprofundamento da pesquisa e o desenvolvimento da tecnologia, o desenvolvimento de materiais de mudança de fase
Espera-se que o escopo de aplicação se expanda ainda mais, especialmente em armazenamento de energia e gerenciamento de temperatura.
Qual é a diferença entre materiais de mudança de fase orgânica e materiais de mudança de fase infinita?
Materiais Orgânicos de Mudança de Fase, PCMs e Materiais Inorgânicos de Mudança de Fase são tecnologias usadas para armazenamento de energia e controle de temperatura, que absorvem ou liberam calor através da conversão entre os estados sólido e líquido.Cada um desses dois tipos de materiais possui características e áreas de aplicação próprias, sendo a seguir algumas das principais diferenças entre eles:
1. Composição química:
-Materiais orgânicos de mudança de fase: incluindo principalmente parafina e ácidos graxos.Esses materiais geralmente apresentam boa estabilidade química e não se decompõem durante os processos de fusão e solidificação.
-Materiais inorgânicos de mudança de fase: incluindo soluções salinas, metais e sais.Este tipo de material possui uma ampla gama de pontos de fusão, e um ponto de fusão apropriado pode ser selecionado de acordo com as necessidades.
2. Desempenho térmico:
-Materiais orgânicos de mudança de fase: geralmente apresentam menor condutividade térmica, mas maior calor latente durante a fusão e solidificação, o que significa que podem absorver ou liberar uma grande quantidade de calor durante a mudança de fase.
-Materiais inorgânicos de mudança de fase: Em contraste, esses materiais normalmente têm maior condutividade térmica, permitindo uma transferência de calor mais rápida, mas seu calor latente pode ser menor que o dos materiais orgânicos.
3. Estabilidade do ciclo:
-Materiais orgânicos de mudança de fase: possuem boa estabilidade de ciclagem e podem suportar múltiplos processos de fusão e solidificação sem degradação significativa ou alteração no desempenho.
-Materiais inorgânicos de mudança de fase: podem apresentar alguma decomposição ou degradação de desempenho após múltiplos ciclos térmicos, especialmente aqueles materiais que são propensos à cristalização.
4. Custo e disponibilidade:
-Materiais orgânicos de mudança de fase: Geralmente são caros, mas devido à sua estabilidade e eficiência, seu custo de uso a longo prazo pode ser relativamente baixo.
-Materiais inorgânicos de mudança de fase: Esses materiais geralmente são de baixo custo e fáceis de produzir em larga escala, mas podem exigir substituição ou manutenção mais frequente.
5. Áreas de aplicação:
-Materiais orgânicos de mudança de fase: Devido à sua estabilidade e boas propriedades químicas, são frequentemente utilizados na regulação de temperatura de edifícios, roupas, roupas de cama e outros campos.
-Materiais inorgânicos de mudança de fase: comumente usados em aplicações industriais, como armazenamento de energia térmica e sistemas de recuperação de calor residual, que podem utilizar sua alta condutividade térmica e faixa de ponto de fusão.
Em resumo, ao selecionar materiais de mudança de fase orgânicos ou inorgânicos, fatores como requisitos específicos de aplicação, orçamento e desempenho térmico esperado precisam ser considerados.Cada material tem suas vantagens e limitações exclusivas, adequadas para diferentes cenários de aplicação.
Horário da postagem: 28 de maio de 2024