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北科大王戈/北師大陳曉《Chem. Rev. 》:相變儲熱材料在交叉學科中的研究進展
2023-03-29  來源:高分子科技


  熱儲能技術(TES)是一種能量密度高、應用成本低的大規模儲能方式。TES技術包括潛熱存儲、顯熱存儲和熱化學存儲。其中,基于相變材料(PCMs)的潛熱存儲技術是一種非常有前景的熱儲能技術。PCMs能夠在熔融和結晶過程中可逆地儲存和釋放大量潛熱,可以解決熱能供需在時間、空間或強度上不匹配的問題,已廣泛應用于電子熱管理、余熱回收系統、谷電存儲系統、智能調溫紡織品、建筑材料等領域。


  然而,應用最廣泛的固-液相變材料存在一些缺點,包括相變過程中的液體泄漏、低導熱性、低導電性。為了克服這些缺點,研究者開發了許多高導熱、高導電的多功能載體材料來封裝固-液相變材料,制備成定型復合相變材料和微納膠囊。這些復合相變材料可以實現多種能量轉換應用,如光熱轉換、電熱轉換、光熱電轉換、磁熱轉換、聲熱轉換,這將促進多功能熱能存儲系統的發展和間歇性可持續能源的利用。2020年9月,北京科技大學王戈&北京師范大學陳曉團隊以“Optimization Strategies of Composite Phase Change Materials for Thermal Energy Storage, Transfer, Conversion and Utilization”為題在《Energy & Environmental Science》(影響因子:39.714)上發表綜述文章,系統總結了復合相變材料在儲熱、傳熱、能量轉換和先進應用等方面的優化策略。

 



  近年來,隨著交叉學科的快速發展,多功能相變材料正在進入更前沿的跨學科領域。2023年3月,北京科技大學王戈&北京師范大學陳曉團隊以“Phase Change Thermal Storage Materials for Interdisciplinary Applications”為題在《Chemical Reviews》(影響因子:72.087)上發表綜述文章,全文共72頁,5.4萬字,40張圖。討論了相變材料的儲熱機理、傳熱機理和能量轉換機理,總結了相變材料在交叉學科中的最新進展,揭示了復合相變材料的微觀結構與熱物性之間的關聯性。最后,根據相變材料的交叉學科應用,提出了當前面臨的挑戰和未來的展望。 



圖1相變儲熱材料在交叉學科中的應用研究



圖2多能轉換機制 



圖3相變儲熱材料在交叉學科中的主要研究進展 



圖4相變儲熱材料面臨的主要挑戰


  原文鏈接:

  https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.2c00572 

  https://doi.org/10.1039/D0EE01355B


作者簡介:

陳曉:北京師范大學新材料研究院助理研究員,碩士生導師。2019年在北京科技大學材料科學與工程學院獲工學博士學位,同年加入北京師范大學新材料研究院從事師資博士后研究工作。主要研究方向包括相變儲能材料、隔熱材料、導熱材料等,近五年以第一作者/通訊作者在Chemical Reviews, Joule, Energy & Environmental Science, Matter (4), iScience (3), ACS Nano, Energy Storage Materials (3), Nano Energy (5), Advanced Science, Carbon Energy, Aggregate等國內外高水平學術期刊發表SCI論文40余篇,多項成果入選期刊封面、ESI熱點論文和高被引論文,SCI引用2200余次。申請國家發明專利26項,授權10項。主持了國家自然科學基金青年基金、中國博士后特別資助、中國博士后面上等6項項目。兼任國產新刊DeCarbon的青年編委以及Frontiers in Energy Research和Energies期刊的客座編輯。個人主頁:

https://www.researchgate.net/profile/Xiao-Chen-68/research


王戈:2002年于美國Michigan Technological University化學系獲得理學博士學位,現為北京科技大學材料科學與工程學院教授。2002年入選北京市科技新星計劃,2005年入選教育部新世紀優秀人才支持計劃,2012年被聘為教育部“長江學者獎勵計劃”特聘教授,2013年入選國家百千萬人才工程并被授予“有突出貢獻中青年專家”榮譽稱號,2015年全國冶金教育系統年度杰出人物獎。從事高效集約型催化材料及高性能節能儲能材料等方面的應用基礎研究。在Chem. Rev.、Nat. Commun.、Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Appl. Catal. B-Environ.、ACS Catal.、Nano Energy、Energy Storage Mater.等期刊發表SCI收錄論文240余篇,授權發明專利70余項。作為項目負責人先后承擔了國家重點研發計劃課題、863計劃、973計劃課題、國家科技支撐計劃課題、國家自然科學基金重點及面上項目等國家或省部級項目。其中 “新型綠色烯烴環氧化用催化材料的研究”在2011年獲北京市科學技術獎二等獎(第一完成人),2012年獲北京市教育教學成果一等獎,2014年作為主講人之一講授的“材料類專業導論課”入圍“中國大學視頻公開課”,“功能復合材料的結構設計、多級構筑與性能定制研究”在2016年獲高等學校科學研究優秀成果獎自然科學獎一等獎(第一完成人)。

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(責任編輯:xu)
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