十二水硫酸铝钾相变蓄热材料研究进展

毛 发，章学来，华维三

（上海海事大学商船学院，上海 201306）

随着经济和社会的不断发展，全球的能源消耗量也在迅速增加，能源短缺问题的解决迫在眉睫[1-2]。热能储存技术是提升可再生能源利用率，解决能源供求矛盾的重要途径[3-5]。热能储存分为显热蓄热、相变蓄热和化学蓄热[6-9]。显热蓄热当前应用最普遍，但其蓄热设备占地面积偏大，蓄热密度略低；化学蓄热的蓄热密度较高，因化学反应的可控性不强、安全保障有限，应用推广困难[10-11]；相变蓄热主要利用相变材料的潜热蓄热，具有蓄热密度大和蓄热温度适宜等优点，在太阳能热利用、电力削峰填谷、余热回收利用、冷链物流以及建筑暖通空调节能等领域具有很大的应用潜力[12-15]。其中，水合盐相变材料具有价格便宜、容易获取以及不易燃等优点，应用前景广阔。

十二水硫酸铝钾[KAl(SO4)2·12H2O]是带有结晶水的Al2(SO4)3和K2SO4的复盐，属于典型的无机水合盐相变材料，也叫明矾或钾明矾，立方晶系[16]。KAl(SO4)2·12H2O的主要热物参数见表1[17-21]。其熔点为90～92.5 ℃，相变潜热250 J/g左右；来源丰富，价格低廉，安全无毒；同元溶解，无相分层[22-23]。但同大多数无机盐相变材料一样，KAl(SO4)2·12H2O存在着较为严重的过冷现象(过冷度为10～20 ℃)，以及导热系数偏低[约0.55 W/(m·K)]等问题，影响材料的蓄放热性能。本文综述了近年来国内外关于KAl(SO4)2·12H2O 过冷改善、导热增强、复合调温以及应用研究情况等方面的研究进展，并对未来相关工作的研究方向进行了展望。

表1 十二水硫酸铝钾的主要热物参数Table 1 The main thermal parameters of KAl(SO4)2·12H2O

1 十二水硫酸铝钾的过冷改善

相变材料由液态到固态的相变过程中，温度降低至凝固点时并没有发生结晶仍然表现为液态，当冷却到凝固点以下的某温度时才开始结晶，然后温度再回升到凝固点，这种现象叫作过冷，过冷度就是这部分温度的回升值[24-26]。

相变材料的步冷曲线(也称凝固曲线或放热曲线)主要有5 种形式[27-28]，如图1(a)～(e)所示。图1(a)～(c)的步冷曲线均存在过冷现象，图1(a)和图1(b)过冷后温度均可回升至熔点，图1(b)过冷后温度回升更迅速，图1(c)过冷后温度也迅速回升但没有回升至熔点。图1(d)和图1(e)均无过冷现象，后者比前者的相变平台更平缓。图1(f)为KAl(SO4)2·12H2O步冷曲线的示意图，其形状与以上5种均有所区别，与图1(c)接近，两者均存在严重的过冷，较低的结晶速率导致过冷结晶后的温度都没有回升至熔点对应的温度，凝固点显著低于熔点。

图1 步冷曲线的不同形式Fig. 1 Different types of step cooling curves

当前对于KAl(SO4)2·12H2O 放热过程的研究，主要集中在过冷的改善上。在某些特殊的应用中，如过冷水合盐相变材料的跨季节蓄热等，可以利用水合盐的这种过冷现象，热量储存在过冷液态中，等到需要应用这些热量时，通过机械振动或超声波扰动等方式触发处于过冷的相变材料结晶放热[29-30]。但是，对于绝大多数的应用中，较大的过冷会导致材料到达理论相变温度时不能结晶放热，从而使潜热无法及时释放出来，造成能量供求不匹配，因此需要减小过冷度改善过冷现象。减小过冷度的方法主要有：成核剂法，冷指法，通过机械振动、机械搅拌、超声波、电流、电场和磁场等的扰动促进成核等[31-32]。

1.1 成核剂法

成核剂可以为相变材料冷却结晶时晶体的生长提供非均匀成核的结晶位点，能够有效减小过冷度[33]。成核剂法无需特定装置，具有较好的经济性，适用广泛，成核剂不会与相变材料发生反应，是改善过冷最普遍、最稳定以及最有效的方法。

宋婧等[17]发现7%的六水硫酸镍(NiSO4·6H2O)可以使KAl(SO4)2·12H2O的过冷度减小至3 ℃；2%的六水氯化镁(MgCl2·6H2O)可以将过冷度减小至接近0 ℃，并进行10 次冷热循环后蓄放热良好，MgCl2·6H2O 因其具有较强的吸湿性可以适当缓解KAl(SO4)2·12H2O在熔化过程中结晶水的蒸发损失。钟世民[34]在KAl(SO4)2·12H2O 中加入1%的MgCl2·6H2O 可以将过冷度减小至3 ℃，经50 次熔化-凝固循环后，相变温度及潜热变化较小，具有较好的稳定性。

任雪潭等[35]指出六水硝酸镁(MgNO3·6H2O)对KAl(SO4)2·12H2O 的过冷现象有明显的改善作用，3%的MgNO3·6H2O 的过冷改善效果最佳，基本无过冷且结晶放热过程的相变平台最长。另外，实验发现KAl(SO4)2·12H2O 相变过程中体积膨胀明显并将玻璃试管胀破，加入MgNO3·6H2O后可减小其体积膨胀，但未对其作用机理做出解释。

Dai等[36]在不同成核剂对KAl(SO4)2·12H2O过冷度影响的实验研究中发现，0.6%的硼砂(Na2B4O7·10H2O)可以将过冷度降低至0.794 ℃，成核效果优异；1.5%的氟化钙(CaF2)、2%的九水硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)、3%的纳米三氧化二铝(Al2O3)对KAl(SO4)2·12H2O 均是有效的成核剂，可分别将其过冷度减小至1.596 ℃、1.673 ℃和1.301 ℃。

以上研究结果表明，KAl(SO4)2·12H2O的有效成核剂有NiSO4·6H2O、MgCl2·6H2O、MgNO3·6H2O、Na2B4O7·10H2O、CaF2、Na2SiO3·9H2O 以 及 纳 米Al2O3，其中，MgCl2·6H2O的成核效果最好。此外，在改善过冷的同时也可能会带来其他问题，如CaF2和纳米Al2O3等成核剂的分散效果不佳，很容易沉底产生相分层，需要加入增稠剂或分散剂来解决。各有效成核剂对KAl(SO4)2·12H2O 过冷改善情况见表2。

表2 成核剂对十二水硫酸铝钾过冷度的影响Table 2 Influence of nucleating agents on the undercooling degree of KAl(SO4)2·12H2O

1.2 冷指法及外力扰动法

冷指法是指在加热熔化过程中保留一部分固态相变材料，即保持一部分冷区，使未熔化的一部分晶体在冷却结晶时充当成核剂[37]。钟世民[34]和宋婧等[17]均有研究冷指法对KAl(SO4)2·12H2O过冷度的影响，在保留一部分未熔化的KAl(SO4)2·12H2O 固体后立即停止加热使之冷却，样品顺利结晶且没有过冷。

外力扰动法是指通过振动、搅拌等方法对达到凝固点且未结晶的水合盐施加外力，使处于临界状态的水合盐凝结成小晶种，促进水合盐结晶放热[38]。令闰强[39]用铁棒对已达到凝固点且还未结晶的KAl(SO4)2·12H2O 样品施加搅拌，样品迅速结晶放热，说明搅拌对成核效果以及减小过冷影响很大。

冷指法和外力扰动法对水合盐的成核改善效果明显，在实际工程中具有一定的应用空间。

2 十二水硫酸铝钾的导热提高

无机水合盐同其他种类的相变材料一样，导热系数普遍较低。提高相变材料导热系数的主要方法有：将纳米金属、纳米金属氧化物以及石墨粉等导热能力较高的微粒添加到相变材料中；将相变材料吸附至高导热的石墨烯纳米片(GN)、膨胀石墨(EG)或泡沫金属等多孔介质或骨架中制备成定型相变材料。

石墨内部电子和声子的协同作用使得其拥有良好的导热能力[40]。宋婧等[41]实验指出，5%的石墨粉可以将KAl(SO4)2·12H2O的相变时间缩短38.8%。通过3%的钛酸酯偶联剂对石墨粉进行改性，5%的改性石墨粉可以将其相变时间缩短72.8%，继续增加改性石墨粉的含量并不能进一步提高KAl(SO4)2·12H2O 的导热能力。石墨粉和改性石墨粉对KAl(SO4)2·12H2O导热性能的提高作用明显，改性石墨粉效果更佳。

石墨烯纳米片(GN)是石墨烯的衍生物，具有独特的二维平面结构，导热系数和比表面积都很高，可以用来提高相变材料的导热能力[42-43]。Sun 等[44]实验发现2.5%的GN 可以使KAl(SO4)2·12H2O 的导热系数提高到1.311 W/(m·K)，比纯 KAl(SO4)2·12H2O 的导热系数提高了120%，蓄热时间减少了31.9%。

膨胀石墨(EG)是鳞片石墨经过氧化插层、膨化处理等深加工得到的一种高比表面积、多孔的蠕虫状碳物质[45]。EG 的密度低，吸附性能好，三维网状结构有利于导热通道的形成，作为多孔载体可以使相变材料的导热性能显著提高，并可解决相变材料液态时易泄漏的问题，发展潜力巨大[46]。Zhang 等[47]将90%的KAl(SO4)2·12H2O 吸附到10%的EG中制备定型相变蓄热材料，其导热系数达到了5.875 W/(m·K)，导热能力提高了11.82 倍，固液相变无泄漏，其扫描电子显微镜(SEM)微观形貌如图2 所示，EG 独特的不规则蜂窝状多孔结构可以为相变材料提供充足的附着空间，细小的KAl(SO4)2·12H2O 晶体均匀地分散在EG 的间隙中。Wu等[48]采用钛酸酯偶联剂对EG的片层表面进行改性，得到改性EG，在KAl(SO4)2·12H2O 中加入2%的成核剂MgCl2·6H2O和1.5%的增稠剂羧甲基纤维素(CMC)混合均匀后吸附到改性EG 中定型，20%的改性EG 可以将KAl(SO4)2·12H2O 的导热系数提升至6.157 W/(m·K)，并利用Jagjiwanram 理论模型[49]预测了改性EG-KAl(SO4)2·12H2O 体系的导热系数，与实验值的误差仅为6.45%。

图2 SEM图像(a)～(b) EG；(c)～(d) 10% EG+90%KAl(SO4)2·12H2O的复合相变材料[47]Fig. 2 SEM images of (a)—(b) EG; (c)—(d) 90% KAl(SO4)2·12H2O+10% EG CPCM[47]

以上各导热剂对十二水硫酸铝钾的导热性能的提高情况见表3。KAl(SO4)2·12H2O 的有效导热剂研究主要集中在碳基材料(石墨或改性石墨、石墨烯纳米片、膨胀石墨或改性膨胀石墨等)，膨胀石墨以及改性膨胀石墨的导热增强效果最好。这些增强相变材料导热性能的添加剂本身不参与相变，添加量过大会牺牲掉更多的相变潜热，也可能会导致导热剂与相变材料之间产生相分层，添加量过少则无法达到有效提高导热系数的目的，以膨胀石墨为代表的多孔高导热封装介质也会因含量不足而导致相变材料的泄漏，需要协调好导热系数与相变潜热、相分层或泄漏等方面的关系。

表3 导热剂对十二水硫酸铝钾导热系数的影响Table 3 Influence of thermal conductive agents on thermal conductivity of KAl(SO4)2·12H2O

3 十二水硫酸铝钾的复合调温

单一组分相变蓄热材料的相变温度不变，对于特定温度的应用场合，不能够适应并匹配目标温区，其应用受到了限制。为了拓宽KAl(SO4)2·12H2O相变蓄热材料的应用温区，可以利用一定配比的其他材料作为相变温度(熔点或凝固点)的调节剂与之复合，制备成具有不同相变温度的共晶或非共晶的复合相变蓄热材料。共晶复合相变材料的相变温度比较固定，变化范围不大；非共晶复合相变材料随着调温剂比例的增大，可以扩大相变温度的变化范围。其中，无机水合盐七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)和十水硫酸钠(NaSO4·10H2O)作为共晶类调温剂是与KAl(SO4)2·12H2O 复合调温研究最多的材料，其他调温剂如MgCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O、丙氨酸(Ala)、二水草酸(C2H2O4·2H2O)等也有相应研究。

3.1 KAl(SO4)2·12H2O与MgSO4·7H2O

王智平等[50]实验发现KAl(SO4)2·12H2O和MgSO4·7H2O 在任意配比下都能实现低共熔，共晶点在5∶5的质量比附近。此时的凝固点为41.19 ℃，放热平台持续14 min，过冷度为1.15 ℃，无相分层现象。进一步地，史嘉乐[51]对该共晶点配比体系做了350 次熔化-凝固循环，循环前后的相变潜热分别为229.6 J/g 以及173 J/g，热能释放量保持在75.35%。

部分专家学者们对质量比为6∶4的KAl(SO4)2·12H2O 和MgSO4·7H2O 复合调温体系进行了研究，并探索了成核剂以及导热剂等添加剂对体系的影响。杨棁[52]在该复合调温体系中加入3%的成核剂MgCl2·6H2O，过冷度降低至1.2 ℃，凝固点约为51 ℃，放热平台持续18.5 min，50次熔化-凝固循环后稳定性良好，符合相变材料在建筑节能方面的需求温度。温辉等[53]对该复合调温体系进行了X射线衍射(XRD)表征，XRD图谱表明该体系可以很好地形成二元共晶，晶体相结构未改变，加入1%的成核剂Na2B4O7·10H2O 后可以消除体系的过冷现象，凝固点为56 ℃，放热持续时间为1320 s。林伊等[54]发现将少量石墨加入该复合体系后，对熔点和凝固点影响不大，熔点和凝固点分别约为78 ℃和53 ℃，放热平台持续25 min，加热过程的温升速率明显加快，体系的导热能力增强，在降温过程中出现了一定的过冷。

3.2 KAl(SO4)2·12H2O与NaSO4·10H2O

田禾青[23]实验发现KAl(SO4)2·12H2O与NaSO4·10H2O构成的低共熔复合相变蓄热材料的共晶点在质量比8∶2 附近，体系的凝固点为50.01 ℃，放热平台持续20 min，过冷度为1.2 ℃，无相分层现象。

罗建文[55]以KAl(SO4)2·12H2O 与NaSO4·10H2O为基材，分别实验制备了质量比为9∶1和8.5∶1.5的两种复合相变体系，凝固点分别约为64 ℃和52 ℃，过冷度分别为0.5 ℃和0.2 ℃，放热平台持续时间分别为5 min和8 min，均无相分层，200次熔化-凝固循环前后的相变潜热分别为198.6 J/g和160.6 J/g(质量比9∶1)，219.8 J/g 和165.0 J/g(质量比8.5∶1.5)，两种配比的热能释放量分别保持在80.87%和75.07%。

Liu等[56]制备了质量比为6.5∶3.5的KAl(SO4)2·12H2O和NaSO4·10H2O复合相变蓄热材料，熔点为67.03 ℃，凝固点为47 ℃，熔化热焓为135.7 J/g，过冷度为2.9 ℃，导热系数为0.5465 W/(m·K)。添加1%的导热剂纳米碳粉后，过冷度(1.8 ℃)降低至了37.9%，导热系数[0.910 W/(m·K)]提高了66.7%，相变温度和相变潜热变化不大(熔点65.68 ℃，凝固点略高于47 ℃，熔化热焓为132.2 J/g)，100次熔化-凝固循环后，相变温度无明显变化，冷热循环过程中样品结晶水的大量流失导致相变潜热有所降低。

3.3 KAl(SO4)2·12H2O与其他调温剂

林伊等[54]研究了KAl(SO4)2·12H2O 和Na2HPO4·12H2O复合相变体系的蓄放热过程，当二者质量比为19∶1 时，体系的熔点为74 ℃，完全熔化后溶液黏稠浑浊，有少量分层，凝固点65 ℃左右，放热平台持续20 min。加入少量成核剂(二氧化硅和石蜡)后，体系的升温速率减小，熔点略有增大，放热平台持续时间不变，放热平台曲线存在波动现象，结合热失重曲线分析显示该体系的热稳定性较差。

Sun 等[21]实验发现30%的MgCl2·6H2O 与70%的钾明矾可以形成用于太阳能热水系统的二元共晶材料，熔点和相变潜热分别为60.15 ℃和198.1 J/g，无过冷度，但是该体系的热可靠性较差，经过30次熔化-凝固循环后其潜热仅有101.3 J/g。

以上研究说明，一定量的Na2HPO4·12H2O 和MgCl2·6H2O虽然可以使得KAl(SO4)2·12H2O的相变温度有所降低，但其较差的热稳定性会严重影响相变 材 料 的 正 常 应 用。Na2HPO4·12H2O 和MgCl2·6H2O 均 不 适 合 作 为KAl(SO4)2·12H2O 的 有 效 调温剂。

Zhang 等[18]将丙氨酸(Ala)与KAl(SO4)2·12H2O(Alum)进行非共晶复合，并添加质量分数为0.6%的成核剂Na2SiO3·9H2O。随着Ala 的质量分数从0%增加到10%，其熔点由91.11 ℃逐渐变化到74.61 ℃。当Ala的质量分数为8%时，将其吸附至质量分数为10%的EG中，熔点为75.50 ℃，熔化潜热为123.5 J/g，过冷度较小，仅为1.866 ℃，固液相变无泄漏。50 次冷热循环前后的相变温度为76.34 ℃和75.82 ℃，循环前后的相变潜热为123.5 J/g 和121.5 J/g，热性能变化不明显，具有较高的热可靠性。

Chen 等[57]将75%的KAl(SO4)2·12H2O 与25%的二水草酸(C2H2O4·2H2O)混合制备成相变温度为49.7 ℃和相变潜热为232.6 J/g 的共晶物，添加10%的尿素(Urea)对上述二元物进行非共晶调节，可以继续将相变温度降低至42.17 ℃，可以更好地应用于相变地板，同时过冷度为0.504 ℃，相变潜热194.6 J/g，有所降低。将上述体系吸附至聚氨酯泡沫(PUF)中并覆盖碳改性硅树脂(CMS)进行宏观封装，可实现材料相变过程中无泄漏，并具有较好的力学性能。

KAl(SO4)2·12H2O与以上各调温剂复合后的主要热物性能见表4。与单组分KAl(SO4)2·12H2O相比，调温后体系的相变温度有不同程度的降低，拓宽了KAl(SO4)2·12H2O 温度的应用范围。MgSO4·7H2O、NaSO4·10H2O和二水草酸均可作为KAl(SO4)2·12H2O有效的共晶类调温剂，丙氨酸和尿素是对其有显著调温效果的非共晶类调温剂。无论是共晶调温还是非共晶调温，相变纯KAl(SO4)2·12H2O 调温后的相变潜热普遍不高，尤其是经非共晶调温后潜热下降得更明显，需要继续探索新的调温体系在对相变温度进行调节的同时也提高相变潜热。另外，由于KAl(SO4)2·12H2O 的熔点接近水的沸点，固液相变过程中结晶水很容易因蒸发或者汽化产生泄漏风险，从而导致储热能力的下降，降低其相变温度也有利于一定程度上减少结晶水的损失，延长使用寿命。

表4 十二水硫酸铝钾复合调温体系主要热物性能Table 4 The main thermal properties of KAl(SO4)2·12H2O composite tempering system

4 十二水硫酸铝钾的相关应用研究

KAl(SO4)2·12H2O 及其复合相变蓄热材料在谷电蓄热、产品节能、建筑供暖、太阳能热利用以及电池热管理等方面具有很大的应用研究价值。

KAl(SO4)2·12H2O 的相变温度符合生活热水的温区范围，将相变材料应用到加热设备中，可以实现节能的目的。钟世民[34]认为将KAl(SO4)2·12H2O相变蓄热材料填充在相变蓄热装置里，可以应用于电真空热水机组中。在夜间低谷用电阶段，利用电能转化成热能后储存在相变蓄热材料中，在日间用电高峰阶段，相变蓄热材料将储存的热能释放出来用以加热低温水满足热水需求。宋婧等[58]采用熔融浸渍法将KAl(SO4)2·12H2O 吸附至多孔陶瓷中制备成定型复合相变蓄热材料，并将其实际应用于咖啡壶加热设备中，结果表明加入复合蓄热材料后的咖啡壶每小时节能率可达38.8%。温辉等[53]指出KAl(SO4)2·12H2O-MgSO4·7H2O 复合体系可以作为北方热库供暖装置良好的蓄热介质。

太阳能作为目前应用最广泛的可再生能源，取之不尽用之不竭，绿色无污染，但其受空间和气候的限制，具有间歇性和不稳定性。将相变材料与太阳能蓄热技术相结合，可以将太阳能储存在相变材料中，需要的时候以热能的形式释放出来进行利用。Malik 等[59]开发了一种太阳能集热储能系统，如图3(a)所示，蝶形太阳能集热器将太阳能聚光后加热传热流体，通过传热流体的循环流动熔化相变储能水箱中集成的相变蓄热材料KAl(SO4)2·12H2O，将太阳能以热能的形式储存起来。经测试，由于相变材料的潜热释放作用，延长了日落后储能水箱的蓄热时长，其温度从92 ℃稳定7小时后降至81 ℃，可以用于加热食物或室内供热。令闰强[39]设计了一套可以使春夏秋三个季节储存的太阳能热量为冬季供暖的大规模长期太阳能跨季节储热系统，其结构图如图3(b)所示，10960 个封装KAl(SO4)2·12H2O相变蓄热材料的箱式塑封管储热装置单元浸没在体积为1000 m3的圆柱体储热水池中，太阳能集热器先加热水，再通过水与塑封管里的相变材料发生热交换完成固液相变储存太阳能，等需要进行大规模建筑供暖时再通过相变材料的液固相变放出能量。经Ansys软件模拟分析表明，储热池在1个月的时间里能量损失很小，其墙体外壁的温度只有4.314 ℃，保温效果明显。该系统提高了蓄放热效率，解决了腐蚀、泄漏等问题，投资静态回收期短，供热寿命长。史嘉乐等[60]将KAl(SO4)2·12H2O-NaSO4·10H2O(质量比8.5∶1.5)复合相变蓄热材料装入相变蓄热容器中，并用于太阳能空气集热干燥系统。实验表明，带相变蓄热材料的太阳能干燥系统与不带的相比，其集热器和干燥箱的温度波动更小，相变蓄热材料的热能调配作用显著。

图3 十二水硫酸铝钾的太阳能热利用方式Fig. 3 Ways of solar thermal utilization of KAl(SO4)2·12H2O

动力电池的温度会直接影响电动汽车的效率和续航，过高的温度还可能会导致热失控。利用相变材料相变过程中接近恒温且潜热较大的特点，与电池热管理技术相结合，有利于电池温度的控制。刘媛[20]将由1%的纳米碳粉导热强化过的KAl(SO4)2·12H2O-NaSO4·10H2O(质量比6.5∶3.5)样品吸附到碳纤维骨架内，应用于电池的表面散热控制。实验中，用模拟电池代替真实电池，结果表明碳纤维定型复合相变蓄热材料可以有效降低模拟电池表面的温度，散热性能良好。

5 结 论

十二水硫酸铝钾是一种相变潜热高、安全无毒、价格低廉以及来源广泛的中低温无机水合盐相变蓄热材料，具有很大的应用潜力和前景，但现阶段在研究和应用推广等方面仍然存在着较多问题有待解决。

（1）改善KAl(SO4)2·12H2O 过冷现象的研究主要是添加合适的成核剂，NiSO4·6H2O、MgCl2·6H2O、 MgNO3·6H2O、 Na2B4O7·10H2O、 CaF2、Na2SiO3·9H2O 以及纳米Al2O3均可有效减小KAl(SO4)2·12H2O 的过冷度，其中MgCl2·6H2O 的成核效果最好。冷指法和机械搅拌也可以促进成核降低过冷，可以继续探索如振动、超声波等其他的外力或者外场作用对过冷现象的影响。

（2）提高KAl(SO4)2·12H2O 导热系数的研究主要集中在碳基材料(石墨粉、石墨烯纳米片和膨胀石墨等)，膨胀石墨及其改性物的优势更明显，可以将其导热系数成倍数提高，同时也会在一定程度上抑制固液相变的泄漏问题。另外，也需要避免盲目地为了尽可能提高导热系数而牺牲大量的相变潜热，应根据实际应用工况合理调整导热系数。

（3）KAl(SO4)2·12H2O 复合调温的研究主要是将其与合适的调温剂复合制备成共晶或非共晶相变蓄热材料。有效的共晶类调温剂有MgSO4·7H2O、NaSO4·10H2O 和二水草酸，有效的非共晶类调温剂有丙氨酸和尿素。KAl(SO4)2·12H2O 与调温剂复合后，相变温度调节范围扩大，过冷度减小，而相变潜热一般有所降低，热稳定性的测试主要集中在50～350次熔化-凝固循环，200次居多，更多循环次数的热稳定性有待验证。

（4）需要对KAl(SO4)2·12H2O 有效的新型成核剂、导热添加剂以及调温剂等材料及其相关配比进行深入探索。KAl(SO4)2·12H2O 在反复加热过程中很容易造成结晶水的损失，使得部分材料无法顺利结晶而影响材料的蓄热密度，后续可以对亲水添加剂、带有亲水基团的多孔吸附介质、相变微胶囊以及其他有效封装等开展更多研究。

（5）对于KAl(SO4)2·12H2O 及其复合相变蓄热材料的应用研究主要集中在谷电蓄热、产品节能、建筑供暖、太阳能热利用以及电池热管理等方面，亟须进一步完善其综合热物性能、促进实验室成果转化并拓宽应用领域。