מספר סיווגים עיקריים והמאפיינים שלהם של חומרים משנים פאזה

ניתן לחלק חומרים לשינוי שלב (PCMs) למספר קטגוריות בהתבסס על ההרכב הכימי שלהם ומאפייני שינוי השלב, לכל אחד מהם יתרונות ומגבלות ספציפיות ליישום.חומרים אלה כוללים בעיקר PCMs אורגניים, PCMs אנאורגניים, PCMs מבוססי ביו ו-PCMs מרוכבים.להלן מבוא מפורט למאפיינים של כל סוג של חומר לשינוי פאזה:

1. חומרים אורגניים לשינוי פאזה

חומרים לשינוי פאזה אורגניים כוללים בעיקר שני סוגים: פרפין וחומצות שומן.

-פָּרָפִין:
-תכונות: יציבות כימית גבוהה, שימוש חוזר טוב והתאמה קלה של נקודת התכה על ידי שינוי אורך השרשראות המולקולריות.
-חסרון: המוליכות התרמית נמוכה, וייתכן שיהיה צורך להוסיף חומרים מוליכים תרמיים כדי לשפר את מהירות התגובה התרמית.
-חומצות שומן:
-מאפיינים: יש לו חום סמוי גבוה יותר מפרפין וכיסוי נקודת התכה רחב, מתאים לדרישות טמפרטורה שונות.
-חסרונות: חומצות שומן מסוימות עשויות לעבור הפרדת פאזות והן יקרות יותר מפרפין.

2. חומרים לשינוי פאזה אנאורגנית

חומרים לשינוי פאזה אנאורגניים כוללים תמיסות מלח ומלחי מתכת.

-תמיסת מי מלח:
-תכונות: יציבות תרמית טובה, חום סמוי גבוה ועלות נמוכה.
-חסרונות: במהלך ההקפאה עלולה להיווצר דלמינציה והיא קורוזיבית, הדורשת חומרי מיכל.
-מלחי מתכות:
-תכונות: טמפרטורת מעבר פאזה גבוהה, מתאימה לאחסון אנרגיה תרמית בטמפרטורה גבוהה.
-חסרונות: ישנן גם בעיות קורוזיה ופגיעה בביצועים עלולה להתרחש עקב התכה והתמצקות חוזרות ונשנות.

3. חומרים לשינוי פאזה מבוססי ביו

חומרים לשינוי פאזה מבוססי ביו הם PCMs המופקים מהטבע או מסונתזים באמצעות ביוטכנולוגיה.

-מאפיינים:
-ידידותי לסביבה, מתכלה, ללא חומרים מזיקים, עונה על הצרכים של פיתוח בר קיימא.
-ניתן להפיק אותו מחומרי גלם מהצומח או מהחי, כגון שמן צמחי ושומן מן החי.
-חסרונות:
-ייתכנו בעיות עם עלויות גבוהות ומגבלות מקור.
היציבות התרמית והמוליכות התרמית נמוכות יותר מאשר PCMs מסורתיים, ועשויים לדרוש שינוי או תמיכה בחומרים מרוכבים.

4. חומרים מרוכבים לשינוי פאזה

חומרים מרוכבים לשינוי פאזה משלבים PCMs עם חומרים אחרים (כגון חומרים מוליכים תרמיים, חומרי תמיכה וכו') כדי לשפר תכונות מסוימות של PCMs קיימים.

-מאפיינים:
-על ידי שילוב עם חומרים מוליכות תרמית גבוהה, ניתן לשפר משמעותית את מהירות התגובה התרמית והיציבות התרמית.
-ניתן לבצע התאמה אישית כדי לעמוד בדרישות יישום ספציפיות, כגון שיפור החוזק המכני או שיפור היציבות התרמית.
-חסרונות:
-תהליך ההכנה עשוי להיות מורכב ויקר.
-דרושות טכניקות התאמה ועיבוד מדויקות של חומרים.

לחומרים אלו לשינוי שלב יש לכל אחד את היתרונות הייחודיים ואת תרחישי היישום שלו.הבחירה בסוג ה-PCM המתאים תלויה בדרך כלל בדרישות הטמפרטורה של האפליקציה הספציפית, תקציב העלויות, שיקולי ההשפעה על הסביבה וחיי השירות הצפויים.עם העמקת המחקר ופיתוח הטכנולוגיה, פיתוח חומרים לשינוי שלב

היקף היישום צפוי להתרחב עוד יותר, במיוחד באחסון אנרגיה וניהול טמפרטורה.