综述：基于十二水合硫酸铝铵的复合相变材料在热能储存与利用中的应用：性能、改进措施及应用领域

《Journal of Energy Storage》：Ammonium aluminum sulfate dodecahydrate based composite phase change materials for thermal energy storage and utilization: Properties, enhancements, and applications

相变储热材料AASD通过共晶复合物、纳米成核剂及高导热基体优化，解决了超冷却、固相不稳定和低导热等问题，拓展了其在热泵系统、废热回收等场景的应用，未来需提升长期稳定性和多场景适配性。

　　AASD，即硫酸铝铵十二水合物，是一种具有相变特性的水合盐相变材料（PCM），其熔点范围为93.2–94.6摄氏度，潜热范围为253.8–269.5焦耳每克。由于其高能量存储密度和环境友好性，AASD在众多领域展现出广泛的应用前景。然而，AASD在实际应用中也面临一些挑战，如过冷现象、不稳定的固相温度、固定的熔点、热导率低、酸性较强以及泄漏问题。这些问题限制了其在高温热能储存和热能利用方面的应用效果，因此需要通过多种策略来优化其性能。

过冷现象是指在相变过程中，材料在熔点以下未能形成固体结构，导致固相温度低于熔点。这种现象不仅影响材料的热能释放效率，还可能造成能量储存系统的不稳定。为了解决这一问题，研究者引入了成核剂，如氟化钙、氯化钙六水合物、硫酸钾铝十二水合物等，以促进材料在较低温度下形成稳定的固相结构。这些成核剂能够有效降低AASD的过冷程度，同时提高其固相温度的稳定性，从而改善其热能释放性能。

此外，AASD的固相温度不稳定，导致其在实际应用中难以保持一致的热能释放效果。为了解决这一问题，研究者通过与其他材料复合的方式，如有机-有机、无机-有机和三元体系，来调节AASD的相变温度。例如，AASD与氯化镁六水合物、甘露醇、硫酸镁七水合物、碳酸氢钠等复合，可以将AASD的相变温度调整至56.1–80.0摄氏度，从而拓宽其在不同场景下的适用范围。这种相变温度的调节不仅提高了材料的适应性，还增强了其在实际应用中的热能利用效率。

AASD的热导率较低，限制了其在热能储存和释放过程中的传热效率。为了改善这一问题，研究者通过添加纳米颗粒、石墨烯颗粒以及支持基质如石墨烯、改性石墨烯和壳聚糖衍生的碳气凝胶，来提高其热导率。这些添加物不仅有助于增强热能的传输效率，还提供了良好的结构稳定性，防止材料泄漏。同时，这些材料还能够改善AASD的相变行为，使其在热能储存和释放过程中更加高效和稳定。

AASD的酸性较强，pH值约为1，这可能会对增稠剂和容器材料造成腐蚀。为了解决这一问题，研究者采用封装技术，如使用不锈钢或低碳钢涂层的热喷涂高密度聚乙烯（HDPE）材料，来保护AASD免受酸性影响。这些封装材料不仅能够有效减少AASD对容器的腐蚀，还能提高其在实际应用中的耐久性和稳定性。此外，AASD的泄漏问题是其应用中的另一大挑战，而通过合理的封装和结构设计，可以显著减少泄漏的发生。

AASD的热能储存和释放性能是其应用的关键因素之一。在熔化过程中，AASD能够储存大量潜热，并在固相过程中释放这些热量。然而，由于其过冷现象和不稳定的固相温度，实际应用中需要额外的调控手段来确保其热能释放的稳定性。研究者通过实验数据表明，添加成核剂可以显著降低AASD的过冷程度，同时提高其固相温度的稳定性，从而改善其热能储存和释放性能。

AASD的热能储存和释放性能不仅受到材料本身的特性影响，还受到环境因素的制约。例如，在不同的温度条件下，AASD的相变行为可能会发生变化，影响其热能储存和释放效率。因此，研究者通过优化AASD的封装材料和结构设计，使其在不同温度条件下都能保持良好的热能储存和释放性能。此外，AASD的热导率低也限制了其在实际应用中的传热效率，因此需要通过添加高热导率的材料来改善这一问题。

AASD的热能储存和释放性能在建筑供暖系统、废热回收、热泵集成和潜热运输等领域具有重要应用价值。在建筑供暖系统中，AASD能够提供稳定的热能储存和释放，从而改善室内温度调节效果。在废热回收领域，AASD能够高效地储存和释放废热，提高能源利用率。在热泵集成系统中，AASD能够作为热能储存介质，提高热泵的效率和稳定性。在潜热运输领域，AASD能够提供稳定的热能运输，从而提高热能利用效率。

尽管AASD在热能储存和释放方面具有较高的潜力，但其在实际应用中仍面临诸多挑战。为了解决这些问题，研究者通过多种策略进行优化，如引入成核剂、调节相变温度、提高热导率、改善封装材料等。这些策略不仅能够改善AASD的热能储存和释放性能，还能提高其在不同场景下的适用性。例如，通过引入成核剂，可以显著降低AASD的过冷程度，同时提高其固相温度的稳定性，从而改善其热能释放性能。通过调节相变温度，可以拓宽AASD的适用范围，使其在不同温度条件下都能保持良好的热能储存和释放效果。

此外，AASD的热导率低也限制了其在实际应用中的传热效率，因此需要通过添加高热导率的材料来改善这一问题。例如，添加纳米颗粒、石墨烯颗粒以及支持基质如石墨烯、改性石墨烯和壳聚糖衍生的碳气凝胶，可以显著提高AASD的热导率，从而改善其在热能储存和释放过程中的传热效率。同时，这些添加物还能够提供良好的结构稳定性，防止材料泄漏，提高其在实际应用中的耐久性和稳定性。

AASD的酸性较强，pH值约为1，这可能会对增稠剂和容器材料造成腐蚀。为了解决这一问题，研究者采用封装技术，如使用不锈钢或低碳钢涂层的热喷涂高密度聚乙烯（HDPE）材料，来保护AASD免受酸性影响。这些封装材料不仅能够有效减少AASD对容器的腐蚀，还能提高其在实际应用中的耐久性和稳定性。此外，AASD的泄漏问题也是其应用中的一个重要挑战，而通过合理的封装和结构设计，可以显著减少泄漏的发生。

AASD的热能储存和释放性能在建筑供暖系统、废热回收、热泵集成和潜热运输等领域具有重要应用价值。在建筑供暖系统中，AASD能够提供稳定的热能储存和释放，从而改善室内温度调节效果。在废热回收领域，AASD能够高效地储存和释放废热，提高能源利用率。在热泵集成系统中，AASD能够作为热能储存介质，提高热泵的效率和稳定性。在潜热运输领域，AASD能够提供稳定的热能运输，从而提高热能利用效率。

AASD的热能储存和释放性能不仅受到材料本身的特性影响，还受到环境因素的制约。例如，在不同的温度条件下，AASD的相变行为可能会发生变化，影响其热能储存和释放效率。因此，研究者通过优化AASD的封装材料和结构设计，使其在不同温度条件下都能保持良好的热能储存和释放性能。此外，AASD的热导率低也限制了其在实际应用中的传热效率，因此需要通过添加高热导率的材料来改善这一问题。

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AASD的热能储存和释放性能不仅受到材料本身的特性影响，还受到环境因素的制约。例如，在不同的温度条件下，AASD的相变行为可能会发生变化，影响其热能储存和释放效率。因此，研究者通过优化AASD的封装材料和结构设计，使其在不同温度条件下都能保持良好的热能储存和释放性能。此外，AASD的热导率低也限制了其在实际应用中的传热效率，因此需要通过添加高热导率的材料来改善这一问题。

AASD的热能储存和释放性能在建筑供暖系统、废热回收、热泵集成和潜热运输等领域具有重要应用价值。在建筑供暖系统中，AASD能够提供稳定的热能储存和释放，从而改善室内温度调节效果。在废热回收领域，AASD能够高效地储存和释放废热，提高能源利用率。在热泵集成系统中，AASD能够作为一种热能储存介质，提高热泵的效率和稳定性。在潜热运输领域，AASD能够作为一种高效的热能运输介质，提高热能利用效率。

AASD的热能储存和释放性能不仅受到材料本身的特性影响，还受到环境因素的制约。例如，在不同的温度条件下，AASD的相变行为可能会发生变化，影响其热能储存和释放效率。因此，研究者通过优化AASD的封装材料和结构设计，使其在不同温度条件下都能保持良好的热能储存和释放性能。此外，AASD的热导率低也限制了其在实际应用中的传热效率，因此需要通过添加高热导率的材料来改善这一问题。

AASD的热能储存和释放性能在建筑供暖系统、废热回收、热泵集成和潜热运输等领域具有重要应用价值。在建筑供暖系统中，AASD能够提供稳定的热能储存和释放，从而改善室内温度调节效果。在废热回收领域，AASD能够高效地储存和释放废热，提高能源利用率。在热泵集成系统中，AASD能够作为一种热能储存介质，提高热泵的效率和稳定性。在潜热运输领域，AASD能够作为一种高效的热能运输介质，提高热能利用效率。

AASD的热能储存和释放性能不仅受到材料本身的特性影响，还受到环境因素的制约。例如，在不同的温度条件下，AASD的相变行为可能会发生变化，影响其热能储存和释放效率。因此，研究者通过优化AASD的封装材料和结构设计，使其在不同温度条件下都能保持良好的热能储存和释放性能。此外，AASD的热导率低也限制了其在实际应用中的传热效率，因此需要通过添加高热导率的材料来改善这一问题。

AASD的热能储存和释放性能在建筑供暖系统、废热回收、热泵集成和潜热运输等领域具有重要应用价值。在建筑供暖系统中，AASD能够提供稳定的热能储存和释放，从而改善室内温度调节效果。在废热回收领域，AASD能够高效地储存和释放废热，提高能源利用率。在热泵集成系统中，AASD能够作为一种热能储存介质，提高热泵的效率和稳定性。在潜热运输领域，AASD能够作为一种高效的热能运输介质，提高热能利用效率。

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