液態(tài)金屬在儲(chǔ)熱領(lǐng)域的應(yīng)用

       液態(tài)金屬（圖1）是一類常溫下呈液態(tài)狀態(tài)的低熔點(diǎn)合金，又稱低熔點(diǎn)金屬，主要有鎵基合金、鉍基合金及其衍生金屬材料。液態(tài)金屬具有優(yōu)異的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性，而且性質(zhì)穩(wěn)定、常溫下不與空氣和水反應(yīng)，不易揮發(fā)、無毒。作為相變材料，液態(tài)金屬從固態(tài)到液態(tài)相變過程中金屬鍵被破壞，所需的能量比其他非金屬相變材料大，即體積相變潛熱大。因此，液態(tài)金屬尤其適用于對(duì)控溫精度要求高、熱流密度高、體積受限、均溫效果及對(duì)可靠性要求高的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于太陽發(fā)電、余熱回收、電子器件熱管理領(lǐng)域。

1.太陽能發(fā)電應(yīng)用

       近年來液態(tài)金屬及其合金(合金熔點(diǎn)溫度更低)在太陽能發(fā)電領(lǐng)域已成為最具競(jìng)爭(zhēng)力的能量載體之一。與傳統(tǒng)的熔鹽儲(chǔ)能（圖2）相比,液態(tài)金屬使用溫度范圍大(最高可達(dá)1000℃) ,化學(xué)穩(wěn)定性好,溫度上限對(duì)儲(chǔ)能限制小,熱導(dǎo)率和傳熱效果在同等條件下(如300℃ )為熔鹽的十倍,具有優(yōu)越的儲(chǔ)熱能力。因此,采用液態(tài)金屬及合金作為儲(chǔ)能介質(zhì)，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)熱油、熔鹽的介質(zhì),對(duì)于提高太陽能儲(chǔ)能電站的經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

       作為一種新型儲(chǔ)能電池，液態(tài)金屬電池是液態(tài)金屬在太陽能領(lǐng)域應(yīng)用的另一種方式。液態(tài)金屬電池（圖3）具有液態(tài)金屬電極，通過液態(tài)金屬的氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化，具有低成本、長(zhǎng)壽命、高電流密度、高能量效率等特點(diǎn)。液態(tài)金屬電池儲(chǔ)能的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)液態(tài)金屬電池儲(chǔ)能與太陽能光熱發(fā)電的結(jié)合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能進(jìn)行平穩(wěn)持續(xù)的利用。

2.余熱回收應(yīng)用

       當(dāng)前在鋼鐵、冶金、石油、化工、電力等行業(yè)中,存在著豐富的煙氣余熱資源。如果直接將煙氣排放到大氣當(dāng)中，將會(huì)造成能源浪費(fèi)和環(huán)境污染,余熱回收利用可有效解決這些問題。煙氣余熱回收多采用換熱器加熱空氣、水等方法進(jìn)行熱能回收。但是以水或者空氣作為傳熱介質(zhì)，存在傳熱效率低、易堵塞，維護(hù)不方便、體積大、使用壽命短等問題,在使用上受到一定限制。中國(guó)科技人員設(shè)計(jì)了一種基于液態(tài)金屬傳熱的煙氣余熱回收系統(tǒng)，如圖4所示。該系統(tǒng)采用液態(tài)金屬作為傳熱介質(zhì),由于液態(tài)金屬具有遠(yuǎn)高于非金屬流體如水、空氣乃至其他液體的熱導(dǎo)率,因而將其作為傳熱流體時(shí)，可以加快熱循環(huán)和余熱回收的效率，并可以由較小的體積實(shí)現(xiàn)較好的散熱效果,且不受安裝位置限制。此外,采用不同的液態(tài)金屬可以用于回收不同溫度的余熱,并且可以實(shí)現(xiàn)顯熱和潛熱的同時(shí)回收。液態(tài)金屬的導(dǎo)電性也決定了它可以采用無運(yùn)動(dòng)部件的電磁泵來驅(qū)動(dòng)。而且，系統(tǒng)內(nèi)液態(tài)金屬進(jìn)行封閉循環(huán)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。使用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高效、靈活、可靠、低耗的運(yùn)行。

3.電子器件熱管理應(yīng)用

       液態(tài)金屬可用于芯片熱沖擊防護(hù)和中低溫區(qū)間的熱能儲(chǔ)存。芯片或電子器件的熱控應(yīng)用主要包括智能手機(jī)和高密度移動(dòng)硬盤等間斷性使用的設(shè)備。中國(guó)科研人員提出采用液態(tài)金屬鎵作為理想的相變材料來調(diào)節(jié)智能手機(jī)的溫度，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)比無相變材料和分別填充石蠟、正十二烷、十水硫酸鈉、液態(tài)金屬鎵容器五種工況下，智能手機(jī)降溫的溫度變化和保溫時(shí)間。實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示。將填充有相變材料的容器與CPU芯片的加熱器采用導(dǎo)熱硅連接，用導(dǎo)線連接加熱器和直流電源。液態(tài)金屬在熔化或凝固過程中交換的大量潛熱，為移動(dòng)電子設(shè)備提供了一種高效、智能的調(diào)溫效果，如何改善液態(tài)金屬的過冷度是目前面臨的重要挑戰(zhàn)。

本文來源：互聯(lián)網(wǎng)   版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)載僅供學(xué)習(xí)交流，如有不適請(qǐng)聯(lián)系我們，謝謝。

標(biāo)簽： 點(diǎn)擊： 評(píng)論: