资料来源：ZAE Bayern
在最高150°C的低温范围内，盐水合物是让人感兴趣的相变材料。它们在熔化时与体积有关的焓远高于石蜡和糖醇的焓（请参见上图），而且价格相对便宜。这就是为什么位于德国南部的ZAE拜仁研究所一直在混合盐和水合物，以生产适用于多个应用领域的具有成本效益的相变材料（PCMs）。作为IEA太阳能供热和制冷计划于2019年11月举行的太阳能学院网络研讨会的一部分，扎伊尔·拜仁（ZAE Bayern）的研究助理兼热能存储小组成员克里斯托夫·拉格伯格（Christoph Rathgeber）解释了他寻找新材料的方法。ZAE Bayern是参加IEA SHC Task 58的研究组织之一。蓄热材料和零部件的开发。可在此处获取网络研讨会的录音和演讲的内容。在此处可以找到有关Task 58网络研讨会的另一篇文章。
开发相变材料的最大挑战是，它们通常在固态材料变成液体，反之亦然。在接近转变点的有限温度范围内提供大量热量。这意味着材料的熔化温度必须符合给定应用的要求。如今，最著名的PCM是水-冰，其熔点为零度，以及包含盐水合物的加热包，它们在约58°C时会发生相变。
ZAE拜仁也有过用氯化钙六水合物好的经（CaCl2·6H2O ），因为它的可靠性和熔点29℃。“基于其循环稳定性，成本和能量密度，我们可以建议使用CaCl2·6H2O 在低温度范围。用这种材料制成的PCM储罐在我们的工厂已经使用了几年，” Rathgeber说。
Rathgeber和他的同事筛选了100多种不同的混合物，以找到适用于其他温度范围的新型的、经济高效的高级PCM。由于人们对盐和水合物的混合物知之甚少，因此他们将注意力集中在包含三种成分的物质上：两种类型的盐和水。
ZAE Bayern三步走法
首先，ZAE拜仁研究人员创建了盐，盐和水合物不同混合物的三维固液相图。这些图表显示了混合物的所有三种成分是否在单一温度下熔融或凝固，即它们是否是低共熔体系，如果目标是找到可以连续运行多个周期的相变材料（见以下图表）。描绘固液相的图表还显示了所有三种组分在平衡点的浓度。
硝酸锂和亚硝酸铵水混合的结果。
资料来源：ZAE Bayern
其次，salt-salt-hydrates盐-盐-水合物的理论混合物需要通过实验验证。“我们进行了热计量测量，并绘制了温度范围内的焓。在熔点范围内只有一个很窄范围的混合物是一种共晶体系，” Rathgeber在网络研讨会上解释说。每分钟添加2开尔文，作为精度和量热测量时间之间的适当折衷，以查看是否在单个步骤中发生相变。
第三，进行热循环测试以评估新材料的长期性能。Rathgeber说：“用肉眼观察熔化过程以识别相分离非常有用。” 因此，研究人员将每种混合物放入一个透明的瓶子中，在加热样品然后在浴盆中冷却时进行拍照。总之，如果计算正确并且溶液中每种成分的量正确，则盐、盐和水混合物不应发生相分离。
热循环测试照片：尽管在循环15和循环135之间相分离略有减少，但是分离仍然意味着混合物是根据不正确的计算创建的。 资料来源：ZAE Bayern（编译：陈讲运）
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