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相变材料

关于相变材料

相变材料是在改变相位时吸收和释放热能的物质(被称为潜热)。当一种材料熔融时,会从固相变为液相。在相变过程中,许多材料能够吸收大量的热能。当材料冻结和凝固时,情况正好相反:材料会放出它在熔融时吸收的热量。不同的材料会在不同的温度下熔融和凝固,吸收不同量的热能。

相变材料可在特定的、确定的温度下熔融和凝固,适合在多种不同的应用中控制温度。与显热能材料相比,熔融吸热的材料吸收热能的效率更高。这意味着,与使用非相变材料相比,如果使用相变材料储存热能的话,用料要少得多。

Temperature controlled packaging using pcms for food or medical items
PCM brochure

CrodaTherm Phase Change Materials (PCMs) brochure

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了解显热和潜热的区别

glass of water showing use of PCM

显热

如果物质在加热时不发生相变,其内部温度会升高。将一杯水置于阳光下加热就是这个道理。当太阳照射到杯子上时,水的能量增加,水分子变得更有活力,水的温度上升,这被称为显热。

显热是指材料在温度升高(升温)时吸收热能的能力。

Ice water showing Latent heat capacity

潜热

如果将一杯冰块置于阳光下,冰块也会开始吸热升温。一旦冰块达到相变温度(0℃),它便开始融化。

如果您在冰块融化时测量它的温度,您会发现,在所有冰块融化前,冰块将保持在0℃。这是因为,当像冰这样的相变材料改变相位时,温度将保持不变,直到所有的材料都融化,这被称为热。

潜热是指一种材料在融化或冻结时吸收或释放热能而不增加温度的能力。

比较水/冰的显热和潜热

将冰融化成水需要大量的能量。

特性 值  说明
冰的比热(显热)  2.1 kJ/ kg/ ºC 冰的热容量。 这是将1公斤冰的温度提高1℃所需的能量。
融化冰的潜热 334 kJ/ kg  在0℃时,将1千克冰融化成水所需的能量
水的比热(显热) 4.1/ kJ/ kg/ ºC 水的热容量。 这是将1公斤水的温度提高1℃所需的能量。
  • 在0ºC时,融化1kg冰所需的能量可以将1kg液态水从0ºC加热到81.5ºC! (334kJ/ 4.1kJ = 81.5ºC)。
  • 反之亦然:需要334kJ的能量才能将1公斤的水在其冰点温度(0ºC)冻结成冰。
  • 这说明,与使用显热相比,使用相变材料的潜热具有强大的效能。

显热和潜热的区别

Graph showing the the effect of phase change materials

首先,当冰处于冰冻状态时,必须对其采用显热,才能达到相变温度。一旦冰达到了它的融化温度,温度就会随着融化而停止上升。

一旦所有的冰都融化了,它的温度又开始上升。将水冻结成冰时,反之亦然。

为什么相变材料是有用的材料?

捕捉能量和储存能量并非易事。在任何需要储存和释放热能的应用中,相变材料都是理想之选。相变材料如同一个热能电池,在材料熔融时储存热能,起到冷却的作用;在结晶时释放热量,并将储存的能量回馈给环境,从而达到加热的效果。相变材料可以存储和释放数千次热能,而其热特性不会发生改变。

水具有很高的潜热量;为什么不能用水呢?

水确实有很高的潜热量,但它在0℃时就会融化和冻结。这意味着对于许多应用来说,熔融温度都太低或太高。

禾大的CrodaTherm生物基相变材料,在广泛的熔化温度范围内具有高潜热能力。您可以为您的应用选择匹配的熔融温度。

CrodaTherm相变材料与众不同之处?

高性能的产品:CrodaTherm相变材料具有高潜热量,使用效率高。

绿色环保化学品:CrodaTherm材料是100%经USDA认证的生物基产品,生产基地通过RSPO可持续棕榈油认证。

低易燃性:CrodaTherm不属于易燃物,其燃点高于竞争产品材料。

良好的材料相容性:CrodaTherm材料与多种材料具有良好的长期相容性。

长期稳定性:CrodaTherm 相变材料稳定性强,并且在至少7000次热循环中保持效能不变,长效稳定。

蒸发损失极小:即使在高温下,CrodaTherm 相变材料 由于蒸发造成的损失率也很低。

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