I materiali a cambiamento di fase (PCM) possono essere suddivisi in diverse categorie in base alla loro composizione chimica e alle caratteristiche del cambiamento di fase, ciascuna con vantaggi e limitazioni applicative specifiche.Questi materiali includono principalmente PCM organici, PCM inorganici, PCM a base biologica e PCM compositi.Di seguito è riportata un'introduzione dettagliata alle caratteristiche di ciascun tipo di materiale a cambiamento di fase:
1. Materiali organici a cambiamento di fase
I materiali a cambiamento di fase organici comprendono principalmente due tipi: paraffina e acidi grassi.
-Paraffina:
-Caratteristiche: elevata stabilità chimica, buona riutilizzabilità e facile regolazione del punto di fusione modificando la lunghezza delle catene molecolari.
-Svantaggio: la conduttività termica è bassa e potrebbe essere necessario aggiungere materiali conduttivi termici per migliorare la velocità di risposta termica.
-Acidi grassi:
-Caratteristiche: Ha un calore latente più elevato rispetto alla paraffina e un'ampia copertura del punto di fusione, adatto a diverse esigenze di temperatura.
-Svantaggi: alcuni acidi grassi possono subire una separazione di fase e sono più costosi della paraffina.
2. Materiali a cambiamento di fase inorganici
I materiali a cambiamento di fase inorganici includono soluzioni saline e sali metallici.
-Soluzione di acqua salata:
-Caratteristiche: buona stabilità termica, elevato calore latente e basso costo.
-Svantaggi: Durante il congelamento può verificarsi delaminazione ed è corrosivo e richiede materiali di contenimento.
-Sali metallici:
-Caratteristiche: temperatura di transizione di fase elevata, adatta per l'accumulo di energia termica ad alta temperatura.
-Svantaggi: esistono anche problemi di corrosione e può verificarsi un degrado delle prestazioni a causa della ripetuta fusione e solidificazione.
3. Materiali a cambiamento di fase di origine biologica
I materiali a cambiamento di fase di origine biologica sono PCM estratti dalla natura o sintetizzati attraverso la biotecnologia.
-Caratteristiche:
-Rispettoso dell'ambiente, biodegradabile, privo di sostanze nocive, che soddisfa le esigenze dello sviluppo sostenibile.
-Può essere estratto da materie prime vegetali o animali, come olio vegetale e grasso animale.
-Svantaggi:
-Potrebbero esserci problemi con costi elevati e limitazioni della fonte.
-La stabilità termica e la conduttività termica sono inferiori rispetto ai PCM tradizionali e potrebbero richiedere modifiche o supporto in materiale composito.
4. Materiali compositi a cambiamento di fase
I materiali compositi a cambiamento di fase combinano i PCM con altri materiali (come materiali termoconduttivi, materiali di supporto, ecc.) per migliorare alcune proprietà dei PCM esistenti.
-Caratteristiche:
-Grazie alla combinazione con materiali ad alta conduttività termica, la velocità di risposta termica e la stabilità termica possono essere notevolmente migliorate.
-È possibile effettuare personalizzazioni per soddisfare requisiti applicativi specifici, come il miglioramento della resistenza meccanica o il miglioramento della stabilità termica.
-Svantaggi:
-Il processo di preparazione può essere complesso e costoso.
-Sono necessarie tecniche accurate di abbinamento e lavorazione dei materiali.
Questi materiali a cambiamento di fase presentano ciascuno vantaggi e scenari applicativi unici.La selezione del tipo di PCM appropriato dipende solitamente dai requisiti di temperatura dell'applicazione specifica, dal budget di costo, da considerazioni sull'impatto ambientale e dalla durata di servizio prevista.Con l'approfondimento della ricerca e dello sviluppo della tecnologia, lo sviluppo di materiali a cambiamento di fase
Si prevede che il campo di applicazione si espanderà ulteriormente, soprattutto nello stoccaggio dell’energia e nella gestione della temperatura.
Orario di pubblicazione: 20 giugno 2024