寻找用于直接接触式热能存储的相变材料和制冷剂

《ACS Applied Energy Materials》：Search for Phase Change Materials and Refrigerants for Direct-Contact Thermal Energy Storage

相变材料（PCM）通过直接接触热传输可提升热能存储密度，但需确保PCM与冷凝剂互不相溶。本研究基于Hansen溶解度参数建立数据库，筛选出1473种不混溶组合，石蜡因其低过冷效应、低蒸汽压及低密度成为最优PCM，对应冷凝剂主要为极性氨类及HFO/HCFO衍生物。

　　

相变材料（PCM）在热能存储（TES）方面具有较高的能量密度，但其功率密度通常受到PCM内部热传递速率较低的制约。一种克服这一限制的有前景的方法是实现PCM与制冷剂之间的直接接触热传递，这要求这两种物质处于液态时互不相溶。在此研究中，我们系统地寻找适合直接接触热传递的PCM与制冷剂组合。我们基于Hansen溶解度参数编制了一个包含大量PCM和制冷剂的数据库，并评估了它们的互溶性。通过互不相溶的标准筛选后，得到了1473种互不相溶的PCM与制冷剂组合。烷烃类物质被证明是最适合这种应用的PCM，因为它们与制冷剂之间具有很强的互不相溶性，同时还具备其他优点，如超冷效应小、蒸气压低以及密度远低于制冷剂。相应的制冷剂主要是极性化合物，包括氨以及多种氢氟烯烃（HFO）和氢氯氟烯烃（HCFO）。