六水氯化钙基无机水合盐相变储能材料的研究进展

张新星，周 园，李 翔，申 月，海春喜，董欧阳，任秀峰，曾金波，孙艳霞，王石军，杨小波



六水氯化钙基无机水合盐相变储能材料的研究进展

张新星1,2，周 园1，李 翔1，申 月1，海春喜1，董欧阳1，任秀峰1，曾金波1，孙艳霞1,2，王石军3，杨小波3

（1中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室，青海省盐湖资源化学重点实验室，中国科学院青海盐湖研究所，青海 西宁 810008；2中国科学院大学 北京 100049；3青海省盐湖资源综合利用重点实验室，青海 格尔木 816000）

六水氯化钙具有适宜的相变温度（29 ℃）、较高的相变焓值（191 J/g左右）、原料廉价易得和安全无毒等诸多优点，在未来中低温物理储能领域有着巨大的应用潜力。但它同时具有过冷、相分离和易泄露等典型缺陷，因而限制了它的应用。一般地，成核剂和相分离剂被用来解决过冷和相分离问题，微胶囊和多孔基吸附用来解决泄露问题，这些研究在抑制缺陷方面取得了良好的进展，但进一步的性能改善仍然有待探索。本文综述了六水氯化钙相变储能材料的过冷，相分离和泄漏问题的原理及其研究现状。并对后续的研究方向做了如下展望：采用高传热纳米粒子, 多孔吸附基改善过冷；采用高导热的增稠剂或控制结晶过程改善相分离；采用高导热和高强度的包覆层物质制备微胶囊来改善泄露；改善多孔吸附的工艺制备表面清洁的复合材料来改善泄漏；注重单一添加剂的多种功能的实现。

相变储能材料；无机水合盐；六水氯化钙；过冷；相分离；泄漏

能源危机日渐成为全球关注热点，储热是合理有效利用现有能源的方法之一[1]。储热方式主要分为化学反应、显热和潜热三种[2]。化学反应型的储热，因为它涉及复杂的化学反应过程，在应用中对技术、存储设备等都有很高的要求，实用性和经济性有待进一步的实践考查。显热储热方式的储热能力偏低，材料成本消耗比较高。目前研究比较热的是潜热相变储能，由于它有高的相变热存储能力，良好的相变稳定性，在各个域得到广泛的应用和研究[1,3-4]。

理想的相变材料必须具备稳定的相变温度，较高的相变焓值，良好的循环稳定性三大主要特 征[5-10]。中低温储热领域的相变储能材料可以大体分为两类：有机相变储能材料和无机相变储能材料。它们都属于固液型相变储能材料[1,7-9]。有机相变储能材料主要有石蜡、聚乙二醇、高级脂肪烃、聚烯醇类等，它们的优点是无相分离、过冷度低。缺点是相变焓低、导热系数低、价格高、易泄漏、可燃危险等。无机相变储能材料主要是MgCl2·6H2O，CaCl2·6H2O，NaSO4·10H2O等水合盐，它具有导热系数高、相变潜热大、价格低、不具可燃性等诸多优点，但是它有过冷、相分离、泄漏等缺点[11]。

CaCl2·6H2O是一种十分重要的无机水合盐相变材料[12-14]。它的相变温度29 ℃，相变焓值为191 J/g左右。它的相变温度点与人体感觉最舒适的温度范围（27～30 ℃）非常接近，非常适合作与人类生活相关的节能材料[2-16-17]。但是它的过冷，相分离和易泄漏问题限制了它的应用。这些问题可以通过添加成核剂，增稠剂和采用先进的封装工艺（微胶囊，多孔吸附）来解决[18]。本文综述了CaCl2·6H2O在过冷、相分离和泄漏问题方面的研究现状，并对它们未来的研究方向进行了展望。

1 六水氯化钙过冷和相分离机理

无机水合盐属于离子晶体，它的导热性能取决于晶格的振动以及电子运动。材料在熔化过程中吸收热量，水分子与金属离子间的键被打破，它的逆过程则释放能量。结晶过程具有一定的过冷度。过冷度的产生是由于当温度达到结晶温度时，溶液中首先形成小颗粒晶体，然后晶体继续长大。颗粒的比表面能随2增大而增大，体系释放能量随体积3的增大而增加，当颗粒很小时，就会可能出现体系所释放的能量无法填补比表面能的增加的情况，晶体会因无法获取足够的能量而继续长大。所以需要继续降低温度，增大温差（过冷度），以释放更多能量来驱动结晶过程。过冷度在结晶过程中必然存在。可以通过技术手段降低过冷度但无法彻底消 除[19]。

氯化钙和水体系的相图（图1）表明，六水氯化钙的结晶过程分为两步进行。如图1中的黄色箭头所示，降温过程中，液体六水氯化钙首先经过CaCl2·4H2O及其饱和溶液的两相区，随着温度的继续降低，混合体系包晶生成CaCl2·6H2O晶体。包晶温度是CaCl2·6H2O的相变温度点。在结晶的第一步过程中，CaCl2·6H2O小晶粒由于重力作用在溶液中的加速沉积作用，造成连续析出的容易在溶液中分布不均匀，当混合体系温度降到包晶点时，底部高密度小晶粒不能获取足够水分子完成包晶过程，这种情况下剩余的CaCl2·4H2O晶粒就会沉到容器底部，从而发生相分离。CaCl2·4H2O相变温度45 ℃左右，比CaCl2·6H2O（29 ℃）高，而它的相变焓值比六水合物低。严重的相分离会导致六水氯化钙相变材料在其应用范围内相变储能功能失效。

图1 氯化钙和水体系相图

2 六水氯化钙过冷相分离研究

通过加入成核剂可以解决六水氯化钙过冷问题。因为成核剂可以为晶体的生长提供结晶位点，减少结晶过冷度。成核剂的选择有两种主要方法：一是根据成核剂和水合盐的晶格参数相近，如六水氯化锶、硼砂等，利用它们之间晶型相似，CaCl2·6H2O就可以沿着成核剂的晶面生长并长大，从而越过结晶过程中最困难的初步成核过程；二是依据经验来选择成核剂，如氢氧化锶、氢氧化钡等，但目前还没有完备的理论解释其中的作用机理[12]。

CaCl2·6H2O的相分离的解决方案主要分为两种：一是添加增稠剂如羧甲基纤维素、硅胶等。其作用机理是当六水合物晶体熔化后，氯化钙在溶液中的质量分数为50.68%。当温度持续降低时，首先经过的四水合物和其饱和溶液的区域，羧甲基纤维素可以增大溶液的黏度，而高黏度溶液可以阻止四水合物因为重力作用造成的密度分布不均匀，促进晶体颗粒和溶液的正常包晶过程，从而阻止相分离的发生；二是加入KCl、NaCl等盐类，利用它们与CaCl2·4H2O生成混合盐来降低CaCl2·4H2O的熔点，使它的熔点低于CaCl2·6H2O的结晶温度，这样CaCl2·6H2O会先于CaCl2·4H2O生成，从而有效地消除相分离现象。

CARLSSON等[20]首次利用SrCl2·6H2O来解决CaCl2·6H2O的过冷问题。SrCl2·6H2O与CaCl2·6H2O是同晶型的晶体，具有十分接近的晶格参数值，它们之间可以形成理想的固溶体。SrCl2·6H2O在降低CaCl2·6H2O的溶解度的同时可以增加CaCl2·4H2O的溶解度，从而一定程度抑制相分离和延长CaCl2·6H2O的循环周期。当SrCl2·6H2O添加量达到2%（质量分数）时，过冷度和循环周期达到理想值。

LANE[12]研究了CaCl2·6H2O与多种成核剂CaBr2·6H2O、CaI2·6H2O、SrCl2·6H2O、SrBr2·6H2O、SrI2·6H2O、BaI2·6H2O的晶格参数之间的关系，发现SrCl2·6H2O的晶格参数与CaCl2·6H2O最接近，CaCl2·6H2O的晶格参数为（Å, 1Å=10-10m）7.86、（Å）3.87、（Å）0.4924，SrCl2·6H2O的晶格参数为（Å）7.940、（Å）4.18、（Å）0.3173。实验表明SrCl2·6H2O具有理想的成核效果。

TYAGI等[21]研究了CaCl2·6H2O的1000次循环性能，以100次为梯度做了热循环试验，相比首次DSC的试验结果，各主要的测试点10次、100次、200次、300次，一直到1000次的焓值变化幅度为10.4%、6.4%、4%、4%、8%、4%、1.6%、3.6%、3.7%、2.2% 和0.3%。各个测试点熔点变化不大，在1～1.5 ℃的范围内。相变焓值变化的主要原因是毫克级别的试剂用量引发了不正常的结晶。实验结果表明CaCl2·6H2O无机水合盐相变储能材料具有良好的热稳定性能。

李翔等[22]研究了以CaCl2·6H2O为基，添加SrCl2·6H2O和膨胀石墨对相变材料性能的影响。通过研究发现EGO的最佳添加比为1%（质量分数），SrCl2·6H2O的添加比为3%（质量分数），该体系相变焓值高达172.26 J/g，50次循环无相分离现象发生，材料的过冷度也得到了有效的抑制。EGO（膨胀石墨）的加入不仅改善了材料的传热性能，而且因其微小颗粒本身又成为水合盐的成核剂而减少了体系过冷度，它与SrCl2·6H2O具有协同的作用效果，可以减少成核剂的加入量，进一提高相变材料焓值。刘栋等用TGA-DSC连用的方法测试了室温冷却开放体系和冰水浴冷却封闭体系两种工况下，硼砂、SrCl2·6H2O、八水氢氧化钡等7种成核剂对六水氯化钙储热性能的研究。研究表明两种工况下，2%的SrCl2·6H2O对六水氯化钙的成核效果最好，体系过冷度可以降到3～4℃CaCl2·6H2OCaCl2·6H2O

李志广等[24]研究了不同量氢氧化钡对无机相变材料CaCl2·6H2O性能的影响。他们利用步冷曲线法测定了添加质量分数分别为1.0%、2.0%和3.0%的氢氧化钡对六水氯化钙的相变温度的影响。测试结果表明添加3.0% 氢氧化钡具有理想的抑制过冷作用，六水氯化钙结晶温度可以达到28.10 ℃。

马江伟等[25]在CaCl2·6H2O中加入成核剂和增稠剂，测量了它们的步冷曲线和DSC曲线。结果表明，对六水氯化钙作用明显的成核剂是硼砂、氧化铝、九水硅酸钠，增稠剂是CMC（羧甲基纤维素），它们与六水氯化钙的最佳配比质量分数如下：1%硼砂+ 1% CMC、1%氧化铝+ 4% CMC、1%九水硅酸钠+2% CMC，相应体系的潜热值分别为145.3 kJ /kg、150.3 kJ /kg和115.3kJ /kg。其中的增稠剂CMC的加入可以抑制六水氯化钙相变材料的相分离过程，进而提高六水氯化钙相变材料的循环性能。

周彦同等[26]提出了防过冷剂与成核抑制剂同时使用的概念。成核抑制剂的加入旨在延长结晶时间和放热时间，从而提高保温时间。结果表明100 g六水氯化钙中加入防过冷剂二氧化锶0.288 g、成核抑制剂黄原胶0.45 g后可以使得体系过冷度接近于零，同时保温时间得到延长。相变材料在经过4小时后，温度只降低了1 ℃。

PARIS等[27]研究了SrCl2·6H2O和BaOH2·8H2O对CaCl2·6H2O的过冷度的影响。研究发现1%（质量分数）的Ba(OH)2·8H2O加入后，CaCl2·6H2O的熔点在开始的3次循环中共降低了3℃。研究还发现3%（质量分数）SrCl2·6H2O使体系过冷度接近于零。

FEILCHENFELD等[28]研究了添加KCl对CaCl2·6H2O熔点及其循环性能的影响。KCl可以使CaCl2·6H2O材料的熔点降低。研究表明KCl和CaCl2·4H2O以及它们的饱和溶液能够共存的最高温度是26.5℃，相比纯的六水氯化钙，CaCl2·4H2O及其饱和溶液的包晶点降低了3 ℃，亦即相变点降低了3 ℃。实验14次循环后，CaCl2·6H2O的相变潜热从190 J/g降低到174 J/g。实验还发现KCl可以提高CaCl2·6H2O作为相变材料的热稳定性。但是这种方法的应用有一定限制，因为KCl对CaCl2·6H2O熔点的调节能力有限。

ZHU等[29]添加少量氢氧化钡和六水氯化锶抑制体系过冷，同时通过添加额外水的方法来调节的熔点，实验中测试了质量分数为0、2.0%、5.0%、7.5%、10.0%、12.5%的额外水对相变材料熔点的影响，结果发现它们的熔点变化范围为26.16～21 ℃。当额外水的添加量超过10%时，相变材料发生了相分离。成分分析表明发生相分离后的混合物底部为六水氯化钙，顶部是多余的水。利用实验数据回归得到CaCl2·6H2O的相变温度与额外水的添加比例之间的线性关系式为= –0.4234+26.386，相关系数为0.9858。

刘超[30]添加质量分数为3%的SrCl2·6H2O作为成核剂，1%的CMC（羧甲基纤维素）作为增稠剂来解决相变材料的过冷和相分离问题。300次循环测试表明材料稳定性高。羧甲基纤维素中有活性羟基，它可以与CaCl2·6H2O中的钙离子发生络合作用，这使得钙离子在液体中的流动性减慢而增大了体系的黏度，进而抑制相分离的发生。在羧甲基纤维素的作用下，CaCl2·6H2O的结晶过程遵循共融水合盐的熔化结晶过程，在结晶过程只有CaCl2·6H2O一种晶相生成。实验还对300 次循环实验后的混合物进行相分层取样分析，测试结果显示，上层和中层主要为CaCl2·6H2O，下层中包括91.3% CaCl2·6H2O和8.7%SrCl2·6H2O。氯化锶的二水合物的生成是因为在材料系统升温过程中，进行脱水生成了二水合物。

KIMURA等[31]试验发现NaF和NaCl可以提高CaCl2·6H2O体系的稳定性，当分别加入质量分数为1%的NaF和NaCl时，可以有效地抑制材料的过冷问题。NaF与CaCl2会生成NaCl和CaF2，这种相互之间的反应形式会在材料熔化结晶过程中形成一种记忆效应，这种效应的存在可以提高材料的循环稳定性。结果表明此体系在温度不超过40 ℃时，CaCl2·6H2O与成核剂混合体系在循环1000次条件下没有发生相分离。此外他们还研究了额外水对CaCl2·6H2O体系稳定性的影响，当CaCl2·H2O中的为6.11时，在热循环测试18～35 ℃范围内，循环1000次后无CaCl2·4H2O生成。

GU等[32]首次发现南极石可以作为相变储能材料使用，它的主要成分为CaCl2·6H2O。为了改善它的过冷性，他们加入了SrCl2·6H2O作为材料的成核剂，羧甲基纤维素作为增稠剂，以此来提高材料的储热性能。所制备的材料被用在建筑节能实验中，测试结果表明，在最好的案例中，相变材料体系可以使建筑内温度的波动减少到2 ℃。

USHAK等[33]研究了CaCl2·6H2O的分解产物CaCl2·4H2O作为建筑相变储能材料的性能。CaCl2·4H2O相变储能材料相变温度45.1 ℃，相变焓值156 J/g，过冷度28 ℃。为了提高体系热稳定性，分别添加一定量KCl、NaCl、LiCl到材料中，然后测试它们对材料性能的影响，结果表明添加质量分数为1% LiCl具有最优的储热性能，相变焓值可增大到174 J/g。

以上研究结果表明，CaCl2·6H2O成核剂有SrCl2·6H2O、硼砂、钡盐等。其中SrCl2·6H2O成核效果最好。对于CaCl2·6H2O的相分离问题，主要采用增稠剂，其中应用最多的是羟甲基纤维素。另外还可以利用六水合物和四水合物的熔点调节剂NaCl、KCl等盐类来改善相分离。

3 六水氯化钙复合相变材料的制备及性能

无机水合盐的过冷和相分离问题可以通过添加成核剂和增稠剂解决，但在实际应用过程中还面临着无机水合盐相变储能材料容易发生泄漏和腐蚀封装容器的问题。传统的CaCl2·6H2O相变储能材料，一般用大型的储槽、管作为封装支持体。这些设备体积较大，传热面积少。随着相变储能材料应用的进一步推广，它在日常生活的有着更多实际的应用，如往墙体、地板、天花板、衣服等中嵌入相变材料等。在这些应用中都要求有很好的相变材料封装工艺来防止材料发生泄漏。正是基于这样的问题，复合相变储能材料的概念被提出。目前的研究主要分为两个方面：微胶囊和多孔基复合相变储能材料[34-35]。

相变储能材料微胶囊技术主要利用有机高分子物质，如甲基丙烯酸甲酯、聚乙氧基硅烷、脲醛树脂等作为壳层物质包覆相变材料，形成一种壳-核的组织结构。相变材料在壳内发生相变过程，同时与外界进行能量交换，实现能量的存储和释放[36-39]。有机高分子壳层把相变材料与外界隔开，形成微胶囊小颗粒，这种结构能有效解决相变材料的泄漏问题。此外对于无机水合盐CaCl2·6H2O相变储能材料而言，微小的空间可以减弱CaCl2·4H2O由于重力作用在整个混合体系中的密度分布不均匀现象，从而抑制相分离过程，提高相变材料体系的稳定性。

多孔材料具有几个纳米到几十个纳米的孔径，是常用的吸附型材料。在多孔吸附相变储能材料的应用中，人们利用多孔材料毛细孔作用力和溶液的表面张力对液体的吸附作用将液相相变材料吸附进入多孔材料中，在相变材料由固态转变成液态时，这两种作用力可以阻止液相向孔外泄露，形成稳定的多孔复合相变储能材料[40]。常用的多孔材料可以分为以下几类：金属泡沫类，泡沫铜、泡沫镍、泡沫铝等；多孔碳，碳纳米线、碳纳米管、膨胀石墨等；多孔矿物，珍珠岩、硅藻土等；多孔陶瓷。多孔Si3N4、多孔Al2O3等，它们根据自身特性在不同的场合有着独特的应用。

目前复合相变储能材料研究主要集中于有机相变材料的复合材料[41-53]，而对于水合盐的复合相变材料研究较少，所研究的水合盐材料主要为Na2SO4·10H2O、Na2HPO4·12H2O、CaCl2·6H2O等少数几种盐类[54-55]，在CaCl2·6H2O新型复合材料方面，研究者们主要做了下文所述的工作。

于建香等[56]应用溶剂挥发方法，以聚甲基丙烯酸甲酯为壳层材料，对CaCl2·6H2O进行包覆制备了微胶囊相变材料，然后探讨了壁材和芯材的质量比对微胶囊相变材料性能的影响。将制备好的微胶囊相变材料加入到自动调温涂料中，制备成具有相变储能功能的新型涂料。电镜测试结果表明，涂料中微胶囊粒径均匀，壁囊在循环过程中完整，无破裂现象。实验表明相变储能功能涂料的相变焓值随着加入的微胶囊的量的增加而提高，当加入量为15%时，材料相变焓值最高，并同时维持了涂料的性能。

刘太奇等[57]利用聚甲基丙烯酸甲酯包覆CaCl2·6H2O制作微胶囊相变储能材料。该团队探索了最佳的工艺合成路线，研究了不同乳化机转速, 不同乳化剂浓度以及壁材/芯质量比对微胶囊相变材料性能的影响。然后对所制备的合成材料做了DSC、红外、粒径分布等性能表征，最后确立了最佳工艺条件：乳化机中等转速，乳化剂Span80 用量为1 g，芯材壁材质量比约是5∶1。所制备的微胶囊相变储能材料的粒径为79.12 μm，相变温度为30.35 ℃，相变焓值为65.47 J/g。

崔韦唯等[58]利用比表面积大、具有多孔结构、低成本的海泡石作为多孔支撑基体，通过真空浸渍法制备了性能优越的海泡石/六水氯化钙相变储能材料。扫描电镜测试结果表明该材料表面致密光滑，六水氯化钙很好地填充到海泡石的多孔结构中。DSC 测试结果表明该材料在53 ℃左右表现出良好的储热性能，材料相变潜热为72 J/g。

陈娇等[59]以CaCl2·6H2O作为相变材料，质量分数3%的硼砂作为成核剂，Al2O3作为支撑基体材料，利用真空浸渍法制备不同比例CaCl2·6H2O/ Al2O3相变材料，然后对所制备的复合材料的微观结构和热性能进行测试。SEM和TFIR测试表明六水氯化钙相变材料成功吸附进入多孔中。DSC测试显示，材料相变焓值为99 J/g，具有良好的储热性能。

段志军等[60]制备了六水氯化钙/膨胀石墨复合相变材料, 然后对复合材料进行了形貌和热性能测试。SEM形貌分析表明六水氯化钙被吸附进入膨胀石墨的微孔之中。实验发现当复合材料中CaCl2·6H2O 与膨胀石墨质量比为4∶1时材料相变焓值达到最大值146 J/g。由于膨胀石墨良好的导热性，相变材料的传热性能也得到了提高，材料整体性能更加 优异。

4 结 语

六水氯化钙无机盐水合物作为低温水合无机盐相变储能材料中的重要一种，具有相变潜热大、相变温度适宜、安全无毒、不易燃等诸多优点，使得它在低温的热节能利用领域，尤其是建筑节能领域的应用越来越受到科研工作者的重视，但仍然有部分工作有待进一步的解决。

（1）过冷问题研究主要是添加合适的成核剂，应用较多的成核剂有SrCl2·6H2O、硼砂以及钡盐，其中SrCl2·6H2O效果最好。其次一些多孔材料吸附六水氯化钙后，因它们大的表面积可以为无机水合物提供结晶位点，这可以一定程度抑制材料的过冷缺陷。成核剂的加入会降低储热焓值，未来需要寻找成核效果更好的成核剂，以减少成核剂加入过多对相变焓值的影响。最好是利用改善传热的纳米粒子，改善泄漏问题的多孔材料来解决水合盐的过冷度问题。此外，所有水合盐的过冷度是一个受很多外界因素控制的变量，它并非一个稳定性质。如测试样品量的多少，所盛样品的容器大小和形状，成核剂的粒子尺寸，材料中杂质的种类与含量等都直接影响水合盐过冷度，而且微量的差异就可以引起巨大变化。所以文献中关于CaCl2·6H2O过冷度的研究结果都只能作为参考，实际应用中必须针对样品的特定条件进行实测，这也为它的应用增加了难度。

（2）相分离问题研究应用最多的方法是添加增稠剂，其中应用最广泛的是羟甲基纤维素，其次还可以利用熔点改善剂KCl、NaCl来改善相分离，但由于混合盐的性质相对不稳定，此方面的研究工作还有待进一步的开展。但是增稠剂都是有机高分子物质，增加体系黏度的同时大幅降低体系的传热性能。而且也会降低体系的相变焓值。所以需要寻找高传热的增稠剂物质，或者改变条件控制结晶过程，从根本上杜绝相分离现象。此外应用晶体颗粒在微体积溶液中分布更加均匀的性质来解决相分离是一种十分高效的方式、如微胶囊封装，多孔吸附等。

（3）微胶囊技术可以防止材料泄漏，但是包覆的有机物质层会降低材料的传热性，未来需要寻找导热更好的包覆材料。其次，制备的微胶囊在循环中容易发生壳层破裂等不良现象，这对包覆材料的强度提出了更高的要求。

（4）多孔基复合材料使材料强度大幅提升，泄漏问题得到解决，但是制备工艺有很大的提升空间。吸附后的复合材料一般都会有大量的相变材料黏附在基体的表面，尤其是有机相变材料，由于其流动性差，大量相变材料无法进入孔隙中。以后的工作中如何进行合适的表面处理是一大难题。其次复合材料涉及被复合的各部分材料的相互作用对复合材料性能的影响，目前对于这些影响的理论解释还不完善，如何考量相变材料的自身性质和多孔材料的表面特征、孔特征等因素之间的相互关系并与复合材料的储热性能联系在一起做出理论的解释是需要进一步研究的问题。

（5）材料设计中注重单一添加剂的多种功能的实现。如纳米粒子在提高传热和改善过冷性能的同时，也因为提高体系黏度而实现了相分离的改善。导热良好的多孔材料不仅改善传热和过冷性质，也因为微孔效应而抑制相分离。一种添加剂多种功能的实现可以减少其它功能添加剂的加入，从而降低相变材料的焓值的损失而制备性能更加优异的 材料。

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Research progress of calcium chloride hexahydrate phase change material

ZHANG Xinxing1,2, ZHOU Yuan1, LI Xiang1, SHEN Yue1, HAI Chunxi1, DONG Ouyang1, REN Xiufeng1, ZENG Jinbo1, SUN Yanxia1,2, WANG Shijun3, YANG Xiaobo3

(1Key Laboratory of Comprehensive and Highly Efficient Utilization of Salt Lake Resources, Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Sciences, Xining 810008, Qinghai, China;2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;3Qinghai Key Laboratory of complex utilization of Salt Lake resources, Golmud 816000, Qinghai, China)

Calcium chloride hexahydrate, possessing many advantages including suitable operating temperature (29℃), high enthalpy of phase change (around 191 J/g), low price and easy obtaining of raw material, security and non-toxic property, is a promising medium-low temperature phase change material in Physical energy storage. However, it suffers from sugpercooling, phase separation and leakage, which limit its applications. Generally, Nucleating agent and thickening agent can be used to solve the problems of supercooling and phase separation. Microcapsulation and porous adsorption may help to overcome the leakage problem. Although some progresses have been achieved, further explorings of modifying properties still need to be done. In this paper, the mechanisms and recent work on those problems are summarized .In addition, some predictions are presented, including using high thermal conductivity nanoparticles and porous materials to inhibit the supercooling, utilizing high thermal conductivity thickening agents or controlling the process of crystallization to prevent the phase separation, finding high thermal conductivity and high strength package materials to prevent leakage, improving the technology of making porous adsorption composites to prepare surface-clean materials and achieving multiple functions with single addictive.

phase change material; inorganic salt hydrate; calcium chloride hexahydrate; supercooling; phase separation; leakage

TB 34

A

2095-4239（2018）01-040-08

10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0104

2017-06-15；

2017-07-17。

青海省先进材料技术创新基地项目（2013-G-Q12A-1）。

张新星（1988—），男，硕士研究生，从事无机水合盐相变储能材料的研究，E-mail：zhangxinxing15@mails.ucas.ac.cn；

周园，研究员，研究方向为无机水合盐相变储能材料，E-mail：zhouy@isl.ac.cn。