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储热材料关键性能及其测试方法综述

常亮;杨岑玉;邓占锋;徐桂芝;张高群

【摘要】综述了储热材料在应用过程中关键性能测试技术的发展和应用现状.根据储热换热能力、材料强度、使用寿命等方面的实际应用需求，梳理出了储热材料需重点关注的关键性能，并对各项性能的相关测试技术进行了梳理总结，分析了适用于高温储热材料的具体测试方法.提出了选择合理测试技术并统一规范测试标准并对储热材料发展的必要性，并对未来储热材料相关测试技术及评价方法进行了展望.

【期刊名称】《科技视界》

【年(卷)，期】2018(000)029

【总页数】2页(P123-124)【关键词】储热材料;性能;测试技术【作者】常亮;杨岑玉;邓占锋;徐桂芝涨高群

【作者单位】全球能源互联网研究院有限公司，中国北京102209;全球能源互联网研究院有限公司，中国北京102209;全球能源互联网研究院有限公司，中国北京102209;全球能源互联网研究院有限公司，中国北京102209;全球能源互联网研究院有限公司，中国北京102209【正文语种】中文

【中图分类】TB34

0引言储热技术可用于解决热能供给和需求的矛盾，是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，在太阳能利用、电力的〃移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业、民用建筑采暖与空调的节能等领域具有广泛的应用前景。

储热技术的关键是储热材料，储热材料根据应用温度划分为低温储热材料(V120。中温储热材料(1201~400°C)和高温储热材料(400J1000C),目前研究的重点和难点主要集中在高温储热材料。储热材料的关键性能将直接影响储热系统的储热能力、热能转换与利用效率、使用寿命等，具体包括材料的热学性能、力学性能和化学性能。

目前，在储热领域，特别是国内储热领域，对储热材料性能的测试技术参差不齐，测试方法大多在借鉴耐火、陶瓷等行业，缺乏明确且规范的测试评价标准可供参考。本文对当前高温储热材料关注的主要性能及其测试方法现状进行了梳理总结，分析了在储热材料领域相关测试技术存在的问题，展望了未来发展提高的方向。

1热物性能

材料的热学性能主要包括比热容、导热系数、相变焓等，是储热材料的核心性能，反映了材料的储热能力和热能转换效率。

1.1比热容

比热容直观体现为材料在温度变化时吸收或放出热量的能力，是衡量显热储热材料储热能力的最基本指标。

目前国夕卜发达国家对比热容的测试技术比较完善，美国国家标准技术研究院NIST、日本国家计量院NMIJ已经建立了各种宏观尺寸固液体比热容的标准配置。在国内，中国科学院金属研究所对金属材料的热物性做过系统研究工作，其采用激光闪光法、下落法对材料比热容的测量研究取得了一定进展。目前，已知比较成熟的的比热容测定方法主要有差示扫描量热法、微量热法、绝热量热法和下落法等。1.1.1差示扫描量热法差示扫描量热法的原理是利用测定试样与参比样之间热功率差与时间温度关系来分析计算物质热物性能。该法具有使用温度范围宽、分辨率高、试样用量少的特点，是目前应用最广的比热容测量方法。

1.1.2微量量热法

微量量热法较为简便，在测定物质热变化时可进行量化，在生物与化学领域应用较多。但是该法精确度仍有待提高，且测量温度范围较小，目前很少应用于高温材料的比热测试。

1.1.3绝热量热法

绝热量热法的测试原理是通过测量样品的加热量，并测量其温升，然后计算得到比热容的值。绝热量热法的发展较早，是测量材料比热容方法中较成熟与精确的一种，要求实验装置要有非常好的绝热性能，因此对其测控系统的精度要求也相应较高，该法适用于室温到500^左右的中低温比热容测试，在高于500^以后测试精度会下降。

1.2导热系数

导热系数是储热材料热量传导与转换能力的体现，直接影响储热技术中热能的转换和利用效率。

导热系数测试方法分为稳态法和瞬态法两大类；其中稳态法包括平板法、护板法、热流计法、热箱法等；瞬态法包括热线法、探针法、热盘法、热带法、激光法等。目前，平板法、激光瞬态法和热线法为三种常见的导热测量方法，其中平板法最常见，其原理简单，设备简易，可自行搭建实验平台测量，但不适合导热系数较高的材料。激光法和热线法的原理和计算相对较复杂，但反应速度快，测量准确性高，且适合测量的导热系数较广。

2力学性能

材料的力学性能是指材料在不同环境下，承受各种夕卜加载荷时所表现出的力学特

征。具体到储热材料，其力学性能主要考察材料在工作环境下表现出粘度、热膨胀系数、荷重软化温度等。

2.1粘度

粘度一般用来表示液态物质的流动特征，液态储热材料在系统中不仅起到储存热量的作用，还进行着热量的运输与转换。

粘度的测量方式较多，传统方法主要包括毛细管法、旋转法和振动法三种