相変化材料 (PCM) は、その化学組成と相変化特性に基づいていくつかのカテゴリに分類でき、それぞれに特定の用途の利点と制限があります。これらの材料には、主に有機 PCM、無機 PCM、バイオベース PCM、複合 PCM が含まれます。以下に、各タイプの相変化材料の特性を詳しく紹介します。
1. 有機相変化材料
有機相変化材料には主にパラフィンと脂肪酸の 2 種類があります。
-パラフィン：
・特長：化学的安定性が高く、再利用性に優れ、分子鎖の長さを変えることで融点の調整が容易です。
-短所: 熱伝導率が低いため、熱応答速度を向上させるために熱伝導性材料の添加が必要な場合があります。
-脂肪酸：
・特長：パラフィンに比べて潜熱が高く、融点範囲が広く、さまざまな温度条件に適しています。
-短所: 一部の脂肪酸は相分離を起こす可能性があり、パラフィンよりも高価です。
2. 無機相変化材料
無機相変化材料には、食塩水や金属塩が含まれます。
- 塩水溶液:
・特長：熱安定性が良く、潜熱が高く、低コストです。
-短所：凍結中に層間剥離が発生する可能性があり、腐食性があるため、容器材料が必要です。
-金属塩:
・特長：相転移温度が高く、高温の蓄熱に適しています。
・短所：腐食の問題もあり、溶融と凝固を繰り返すことで性能劣化が起こる可能性があります。
3. バイオベースの相変化材料
バイオベースの相変化材料は、自然から抽出された、またはバイオテクノロジーによって合成された PCM です。
-特徴：
-環境に優しく、生分解性があり、有害物質を含まず、持続可能な開発のニーズを満たします。
・植物油や動物性脂肪などの動植物原料から抽出できます。
-短所:
-高コストやソースの制限などの問題が発生する可能性があります。
-熱安定性と熱伝導率は従来の PCM よりも低いため、変更や複合材料のサポートが必要になる場合があります。
4. 複合相変化材料
複合相変化材料は、PCM と他の材料 (熱伝導性材料、サポート材料など) を組み合わせて、既存の PCM の特定の特性を改善します。
-特徴：
●高熱伝導率材料と組み合わせることで、熱応答速度と熱安定性が大幅に向上します。
-機械的強度の強化や熱安定性の向上など、特定の用途要件に合わせてカスタマイズできます。
-短所:
-準備プロセスは複雑でコストがかかる場合があります。
●正確な素材合わせと加工技術が必要となります。
これらの相変化材料にはそれぞれ独自の利点と応用シナリオがあります。適切な PCM タイプの選択は、通常、特定のアプリケーションの温度要件、コスト予算、環境への影響の考慮事項、および予想される耐用年数によって決まります。研究の深化と技術開発に伴い、相変化材料の開発も
特にエネルギー貯蔵と温度管理において、応用範囲はさらに拡大すると予想されます。
投稿日時: 2024 年 6 月 20 日