上海交大ITEWA团队解析定形相变储热复合材料制备、性能及热管理

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近日，上海交大制冷与低温工程研究所王如竹教授和李廷贤研究员领衔的“能源-空气-水”ITEWA创新团队（Innovative Team for Energy, Water & Air）在能源材料领域期刊Energy Storage Materials上发表了题目为“Form-stable Phase Change Composites: Preparation, Performance, and Applications for Thermal Energy Conversion, Storage and Management”的综述论文。该论文聚焦相变储热复合材料的最新研究进展，从复合材料的制备方法、热性能提升和能量转化、存储与热管理应用等几个方面对相变储热复合材料的研究现状进行了介绍，分析了目前定形相变储热复合材料（Phase Change Composite, PCC）在热能转换存储、电子器件热管理、温度调控等方面的挑战和机遇，并对高性能相变储热复合材料的发展趋势进行了展望。论文第一作者是博士研究生吴闽强，通讯作者是李廷贤研究员。

图1 定形相变储热复合材料的制备方法、导热强化、能量存储及热管理应用

         相变材料（Phase Change Material, PCM）通过自身相态转变过程中潜热的吸收和释放进行热能存储与供能，具有储热密度高、材料范围广、工作温度稳定等特点。然而，以固-液相变为代表的传统PCM存在热导率低、易泄露、相分离和过冷度大等问题，严重制约了相变材料在可再生能源储能、建筑节能、电子器件热管理等方面的发展与应用，近年来国内外学者在相变储热材料的制备、热物性、热性能及应用方面开展了广泛深入的探索。
       论文立足PCM的研究现状和关键问题，重点介绍了定形相变储热复合材料PCC的制备方法、热性能提升、能量转化存储及热管理应用：（1）PCC制备方面，总结归纳了物理混合法、微胶囊封装法、化学聚合法等制备方法的特点和优缺点；（2）PCC热性能提升方面，分析对比了金属基、碳基和陶瓷基导热型相变储热复合材料的热性能提升；（3）PCC应用方面，重点介绍了 PCC在太阳能光-热转换存储、光控热能存储与释放、电-热转换存储、磁-热转换存储、电池热管理、电子器件热管理、建筑能量调节、织物温度调控等方面的应用；在上述基础上对高性能PCC存在的挑战和机遇进行了分析和展望，以期实现高能量密度、高功率密度、安全高效的低成本能量存储与热管理。
        研究工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金面上项目及创新群体研究项目的资助。
        王如竹教授领衔的ITEWA团队致力于解决能源、水、空气领域的前沿基础性科学问题和关键技术，旨在通过学科交叉实现“材料-器件-系统”多层面的整体解决方案，推动相关领域取得突破性进展。近年来在Joule、Energy & Environmental Science、Advanced Material、ACS Energy Letters、Angewandte Chemie-Int Ed、ACS Central Science、Nano Energy、Energy Storage Materials 等期刊上发表系列跨学科交叉论文。
       论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.07.019
       报道链接：https://mp.weixin.qq.com/s/HiETyU1jHHj5pYXp0BXXjg


        文章来源：上海交通大学
       王如竹，1964年12月出生，制冷与低温工程专家，上海交通大学教授、博士生导师，上海交通大学制冷与低温工程研究所所长。1984年王如竹获得上海交通大学制冷与低温工程学士学位；1990年获得上海交通大学博士学位后留校任教；1993年10月担任上海交通大学制冷与低温工程研究所所长；2000年9月被聘为第三批教育部长江学者奖励计划特聘教授；2002年获得国家杰出青年科学基金 ；2013年获得英国制冷学会颁发的J&E Hall金牌 。王如竹主要从事制冷空调中的能源利用与环境控制、吸附式制冷、太阳能复合能量系统、分布式能源系统和超流氦传热等方面的研究。
       李廷贤，男，1979年12月生，博士。2009年3月于上海交通大学获工学博士学位，同年荣获“上海市优秀毕业生”称号，2008年上海交通大学“夏安世教育基金会Heatcraft Award奖”获得者。2009年3月至2011年3月在上海交通大学制冷与低温工程研究所进行师资博士后研究，荣获“第三届中国制冷学会优秀论文二等奖”。主要从事高效热化学吸附制冷、低品位热能（余热/废热/太阳能）高效回收利用、太阳能热化学复合储能等方面的研究，担任《Energy Conversion & Management》、《Applied Energy》、《Energy》、《International Journal of Refrigeration》等国际知名期刊的审稿人。近年来以第一作者在国内外重要学术刊物和会议上发表科研论文30余篇，其中在国际知名期刊AIChE Journal, Chemical Engineering Science, International Journal of Heat and Mass Transfer, International Journal of Refrigeration, Solar Energy等刊物上发表SCI/EI检索论文20余篇，ISTP收录2篇，同时以第一发明人申请国家发明专利11项，已获4项国家发明专利授权。