项目简介相变储能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一类利用在某一特定温度下发生物理相态变化以实现能量的存储和释放的储能材料，一般有固- 液、液-气和固- 固相变三种形式。目前固- 液相变储能材料的研究和应用最为广泛，其工作原理为：当环境温度高于相变温度时，材料由固态转变为液态并吸收热量；而当环境温度低于相变点时，材料由液态转变为固态释放热量，从而维持环境温度在适宜水平。在相变过程中材料吸收或释放的热量，是材料单一相态温度变化时吸收或释放热量的几十倍甚至几百倍。相变储能材料储能原理应用范围 相变储能材料响应温度变化所吸收和释放的是热能，在能源高效利用和节能保温领域有着重要的应用价值。如在建筑节能、太阳能利用、电力调峰、可再生能源消纳、工业余热回收、纺织品、冷链运输、医疗健康等方面拥有广阔的市场前景。项目阶段目前主要的有机相变储能材料产品来源于石油工业的副产物，具有毒性，同时因其不会被生物降解，所以会持续产生污染。研发团队以国家“973”计划—“节能领域纳米材料机敏特性关键科学问题研究”课题的研究成果为基础，制备出基于天然可再生油脂的相变储能材料，具有绿色无毒、可降解、储能密度高等优点。通过对相变储能材料进行功能化处理，使其进一步具备了高光热转换效率及良好的储热特性，可高效利用太阳能及环境余热。知识产权已申请相关专利。调配出的不同温度的相变材料合作方式1. 可根据实际情况研制具有不同相变温度的相变储能材料，满足各类需求。2. 完成建筑用相变储能材料产品的中试生产，实现了相变储能产品的规模化制备，如相变储能地板产品、相变储能板材产品、相变储能粉体（60-80 目）与颗粒产品（5-8mm）等。其中，地板和板材产品可用于室内装修，粉体和颗粒产品可作为其他建材，如涂料、砂浆、水泥、混凝土等的添加物。3. 将制备的相变储能板材应用于实际建筑中，取得了很好的控温节能效果：在北京冬季时，白天室内最多可少升温6-7℃，且温度峰值延后近2 小时；夜晚温度降低时间最多可延迟近6 小时（以降至18℃为限），有效减小了室内温度波动，并减少约18% 的采暖电能能耗。4. 研制了一套相变蓄热供暖系统，该系统可将谷电期间的电能转化为热能并存储于相变储能材料内，在非谷电期间则利用所存储的热能实现用户供暖。该系统有助于电力系统的蓄热调峰，也可有效降低终端用户的采暖成本，同时还具有体积小、效率高、节能环保、无噪音、使用寿命长等优点。该系统实际的供暖试验结果表明，峰电期间仅利用存储的热量进行供暖，可使用户室内平均温度达到20℃，与市政集中供暖相比，采暖费用可降低约20%。

随着技术和经济的发展以及人们生活品质的提高，用电负荷峰谷差不断增大。开发利用低谷电技术，对平衡电网负荷，提高发电效率，降低电力设施投资，降低用电成本，促进环境保护都有重要意义。 为此，我们进行了低谷电蓄能供暖热冷技术与装备的研究与开发。低谷电蓄能供热制冷技术就是将电价低廉低谷时段的电力转化为热能进行有效贮存，在需要时再将其释放出来，对外直接供热或通过吸收式热泵（或制冷机）对外供热或供冷。 将电力转换为热能进行贮存，属于“高能低用之举”，依热力学第二定律是绝不能为之事，但研究结果表明，在特定的技术经济条件下实乃可为之举。依此项技术开发的低谷电蓄能供暖制冷装置，并配以先进的控制技术，使之在投资经济性上超过了燃煤、燃油或燃天然气锅炉；在运行经济性上超过燃油和燃天然气锅炉；在土地占用、自动化控制程度、运行安全性、应用的灵活性、环保效益等方面都显示出了极强的竞争力。 适用于居民小区或单个建筑的低谷电供暖制冷设备与装置；适用于居民小区、单个建筑、单个公寓或单个房间供暖供热的不同规格和形式的设备与装置。

本发明合理的利用轨道受到车轮载荷上下振动产生的机械能，节能环保。

针对燃煤电站锅炉负荷变化大和各类工业炉窑烟气温度波动范围宽的特点，研制出能适应150~300度范围的高效烟气脱硝催化剂。（1）筛选得到了受表面硫酸根影响较小的活性组分，采用MoO3和Nb2O5等作为助剂改性催化剂，提升催化剂低温脱硝活性。（2）研究发现了NH3、H2O对SO2对改性催化剂失活的促进作用、失活原因，提出了催化剂抗水抗硫方法。

针对燃煤电站锅炉负荷变化大和各类工业炉窑烟气温度波动范围宽的特点，研制出能适应150~300度范围的高效烟气脱硝催化剂。（1）对以研究广泛的过渡金属元素为活性组分的氧化物及硫酸盐催化剂进行对比分析，筛选得到了受表面硫酸根影响较小的活性组分。（2）采用MoO3和Nb2O5等作为助剂改性催化剂，提升催化剂低温脱硝活性。（3）研究发现了NH3、H2O对SO2对改性催化剂失活的促进作用、失活原因，提出了催化剂抗水抗硫方法。市场前景该成果已申请国家发明专利：一种低温 SCR 脱硝催化剂及其制备和应用方法（专利申请号： 2017100538963 ，已公开）和一种中低温 SCR 脱硝催化剂及其制备方法（专利申请号201810028858.7 ，已公开） 。

针对燃煤电站锅炉负荷变化大和各类工业炉窑烟气温度波动范围宽的特点，研制出能适应150~300度范围的高效烟气脱硝催化剂。 （1）对以研究广泛的过渡金属元素为活性组分的氧化物及硫酸盐催化剂进行对比分析，筛选得到了受表面硫酸根影响较小的活性组分。 （2）采用MoO3和Nb2O5等作为助剂改性催化剂，提升催化剂低温脱硝活性。 （3）研究发现了NH3、H2O对SO2对改性催化剂失活的促进作用、失活原因，提出了催化剂抗水抗硫方法。 该成果已申请国家发明专利：一种低温 SCR 脱硝催化剂及其制备和应用方法（专利申请号： 2017100538963 ，已公开）和一种中低温 SCR 脱硝催化剂及其制备方法（专利申请号201810028858.7 ，已公开） 。

利用稀土元素有未充满的 4f 壳层和 4f 电子被外层电子屏蔽的特性，将稀土铝酸盐基质移植到聚合物基体中，生成具有夜光性的蓄光型纺丝液，所纺出的纤维在受光时捕集激发态电子，停止光照后持续的发光跃迁。该项目得到了国家“863”计划和国家自然科学基金的资助。稀土夜光纤维是以纺丝原料为基体，添加长余辉稀土铝酸盐发光材料，经特种纺丝制成夜光纤维。该夜光纤维吸收可见光 10 分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光 10 小时以上。夜光纤维色彩绚丽，且不需染色，是环保高效的高科技产品。该纤维及其织物可广泛应用于建筑装潢、交通运输、夜间作业、日常生活及娱乐服装等领域。 目前，本研究室研发的夜光纤维已成功实现产业化，并得到企业，社会的广泛好评，取得了良好的经济和社会效益。 关键技术 （1）采用高温固相法控制制备不同色光的高效储能稀土夜光材料； （2）通过表面改性和功能助剂的双重作用实现夜光材料在不同基体材料的均匀分散； （3）通过复合纺丝技术制备不同色光的夜光纤维，同时保证其力学性能； （4）只需吸收紫外光或可见光 10 分钟，便可持续 10 小时以上发光。 知识产权及项目获奖情况 发表学术论文 30 余篇；申请专利 15 项，授权专利 3 项；所获奖项： 2005 获得江苏省科技进步二等奖，2013 年获纺织工业协会科技进步二等奖， 2013 年获中国商业联合会科技进步一等奖。 4 项目成熟度 实现产业化生产。 5 投资期望及应用情况 目前已与部分企业合作，将夜光纤维应用于玩具、服装等领域。 

目前我国很多地方都已经用上了大型的冰蓄冷空调，但它们都是用在大型的建筑物内。而小型的、家用的蓄能空调却迟迟未出现。我校研制了一种小型蓄能空调机，提出了一种新颖的蓄能制冷循环，已获得国家发明专利授权（专利号：ZL200410041383.3）。并得到国家863计划支持。同时研制了一种空调用相变蓄能材料，其相变温度与空调工况相吻合，相变潜热较高，无过冷和相分离现象，无毒、无腐蚀性，性能稳定、重复性好。可克服水蓄冷系统蓄冷密度低和冰蓄冷系统蓄冷温度低的缺点，提高了蓄能空调系统的蓄能量和蓄能效率，减小了蓄能

相变储能材料技术是近年来蓄能领域和新材料领域新兴的研究热点，该 技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的应用价值。相变储能技术在建筑 中有着广泛的应用，对于太阳能供热系统，由于太阳能具有间断性与能量密 度低的特点，不能连续稳定的提供热量，限制了太阳能的大面积使用，为了 蓄存不稳定的太阳能，常以蓄热水箱为蓄热设备，水为蓄热介质来维持系统 稳定运行，从而使得蓄热水箱需要放置在一个特定的房间中，占用了宝贵的 建筑面积。本成果所涉及的模块化相变箱及其构成的相变蓄能系统，其通过 采用设置多个独立腔体的技术能同时实现蓄热和末端供热的目的，同时，在 达到同样存储热量的情况下能减少传统蓄热水箱体积，还能增大蓄热水箱运 行时长，减少辅助能源设备能耗；水箱中所用相变材料相变潜热大，在相变 温度附近蓄放热温度稳定，采用封装成板片形式的技术放置于普通蓄热水箱 中，将时间和空间上分布不均不稳定的太阳能转化成稳定的热能储存在相变材 料中，可以有效增大太阳能能源利用率。 太阳能通风烟囱(Solar Chimney, SC)作为世界上最丰富、最具发展潜力 的能源资源一太阳能的被动利用技术之一，因其具有降低建筑通风与空调能耗、 改善室内空气品质及能源资源可再生等优点而广泛应用于生态建筑设计中， 是生态与节能建筑研究中的一个热点。但是传统太阳能烟囱一直存在着蓄热 能力差、工作不稳定的缺点，在没有太阳辐射的时段无法运行。本团队成果 创新点在于将相变材料与传统太阳能烟囱相耦合，相变材料是替代传统蓄热 介质的最佳选项，与显热蓄能相比，相变蓄热是种潜热蓄能模式，具有蓄能 密度高，体积小，温度变化小，相变温度选择范围宽，易于控制等优点。相 变材料耦合太阳能烟囱可以有效提高烟囱本身的蓄热能力，将多余的太阳能 贮存起来，在没有太阳辐射时使用，从而有效延长了太阳能烟囱的工作时间。 市场及经济效益分析： 在自然通风领域，目前节能设计中由于太阳能等可再生能源在时间和强 度等方面的间歇性和不稳定性，导致当前面临最大的挑战就是满足建筑的热 舒适性，传统太阳能烟囱利用普通围护结构或金属板作为蓄热介质，蓄热方 式是显热蓄热，墙体表面温度是随着太阳辐射强度的变化而变化的，墙体温 度的变化极容易引起通风量变化或人体热不舒适感。另外，烟囱蓄热墙的蓄 热能力差，在多云天气或夜间，太阳能烟囱工作效能很差或不能工作，这极 大地限制了太阳能烟囱的实际应用。同时，相比于市场常见的机械通风技术, 其能达到良好的通风效果，但是需要复杂的通风设备和动力设备，结构复杂， 而以相变太阳能烟囱为代表的自然通风技术低能耗，结构简单，仅需经过合 理布置房间的门窗位置即可形成有组织的自然风，尤其在过度季节和气候温和 地区具有广阔的应用前景。 团队介绍： 本研究团队拥有一批由教授、副教授、青年教师、博士和硕士组成的高 层次科研人员及先进的科研设备，在相变传热理论和数值模拟分析等方面均 具有扎实的基础，人员组成结构合理，团队成员大都有丰富的现场实测经验 及实验室研究的工作经历。研究团队的主要研究人员卢军教授主持完成了国 家自然科学基金项目“山地城镇室外热环境预测与评价”，作为专题负责人完 成了国家科技攻关项目“长江流域住宅节能理论与策略研究"，主研完成了国 家十一五科技支撑计划子课题“城镇热岛效应机理和模拟技术研究”以及数 十项建筑可再生能源利用科研课题和工程方案的可行性研究，具有坚实的理 论基础和丰富的实验工作经验，目前正在主持完成国家自然科学基金项目“高 海拔寒冷地区室内热环境质量及调控机理研究"的研究工作。卢军教授在相 变材料在建筑领域应用研究方面有较多的工作积累，尤其是相变蓄能水箱与被 动式自然通风技术等方面取得了丰富成果，发表多篇学术论文，为团队发展提供 相关研究建议和指导。

“太阳能低温干燥果蔬技术”利用自主开发的高效固体吸附剂，将吸附除湿、除湿制冷、低温干燥和太阳能集热技术进行系统集成。该方法能有效避免高温对果蔬营养成分的破坏，能很好的保持原新鲜果蔬的有效成分，原色、原味，复水性能好。