有些相变材料，在室温下会冻结，这可以彻底改变储能技术，冷却太热的东西，随后再使它们变暖。来源：相变能源方案公司

 

    太阳升起来了，西雅图（Seattle）华盛顿大学（University of Washington）校园内一幢崭新的大楼即将融化。

 

    这不是设计上有缺陷：封装在墙壁和天花板内的，是一种凝胶，这种凝胶在夜间凝固，在白天会变暖融化。这被称为相变材料（PCM：phase change material），这种凝胶有助于减少所需能量，给大厦办公用房制冷，计划让分子工程学系搬进去，本月完工后就搬入，可减少能耗98％。

    相变材料封装在外墙内，来源：相变能源方案公司

 

    当然，相变材料并不是都要这样高科技。我们一直在使用冰，这种相变材料在0 °C融化，可给东西制冷，这已经有几千年了。但是，先进的材料科学，以及高昂的能源成本，正在促进开发一些相变材料，这些材料可作用于不同温度，以给人们和货物制冷或加温，或储存能量。

 

    相变材料封装在天花板内，来源：相变能源方案公司

 

    相变材料是一种有吸引力的能源存储材料，因为它们可以吸收或释放大量能量，同时保持接近恒定的温度。“使冰融化需要同样多的能量，就像把等体积的水加热到82°C一样，”简安•科斯尼（Jan Kosny）表示，他是马萨诸塞州（Massachusetts）剑桥（Cambridge）弗劳恩霍夫可持续能源系统中心（Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems）的，三十年前，他就开始探索潜在的相变材料，他研究蜂蜡，用某种方法存储来自太阳的热量。相变材料非常有用，因为需要能量打破原子之间的分子键，物质才能融化，而释放能量时，分子键会形成，这是因为物质凝固。

 

    华盛顿大学大厦中的这种生物相变材料（bioPCM）凝胶，来自植物油，每天晚上都会“充电”，窗口会自动打开，室外寒冷的空气灌进大厦。这种固体凝胶第二天融化时，会吸热。这种想法就相当于使用厚的混凝土或土坯墙，用以降低室内温度波动，但只需要少量这种材料。“我们的生物相变材料有1.25厘米厚，但它的作用就像25厘米厚的混凝土蓄热体，”彼得•浩华（Peter Horwath）说，他是相变能源方案公司（Phase Change Energy Solutions）的创始人，这家公司在北卡罗莱纳州（North Carolina）阿什伯勒（Asheboro）。

 

    采用相变材料的房间，昼夜24小时温度测定，来源：相变能源方案公司

 

    最近，技术研究公司勒克斯研究公司（Lux Research）的报告预测，建筑中使用相变材料，今天接近零，到2020年，将增长到年销售额1.3亿美元。

 

    与此同时，其他一些应用不断涌现。英国的星制冷公司（Star Refrigeration）是使用二氧化碳，二氧化碳相变，是在非常低的温度下从液态变为气态，这可以保持数据中心冷却。今天的高性能服务器农场发出的热量，可以压倒最先进的水冷却系统。用管道注入二氧化碳，穿过热交换器，这家公司最近证明，可以带走个近两倍多的计算机热量，这是对比目前使用的系统而言。

 

    在中国西部，有些相变材料来自酥油和本地植物油脂，可以帮助牦牛牧民御寒。这种材料封装在塑料中，然后编织成传统服装。牧民出汗步行到高山牧场，这种材料会融化，当他们停止运动，储存的热量就会缓慢释放，给他们温暖，因为他们要照看他们的牧群。现在，有100多个家庭使用这种材料，属于部分正在进行的试验项目，这些项目还包括床辊，在白天灶烹时可以加热，晚上可以给人保温。“一些家庭使用它们，开始看到了所需燃料用量的显著差异，”苏格特•弗兰克（Scot Frank）说，他是同一个地球设计公司（One Earth Designs）的，这家公司也是在剑桥，就开发这种化合物。

 

    利用相变材料储能，也可以促进太阳能发电。今天的一些系统集中太阳热能。是依靠液体盐储存热量。这使电厂可以在没有阳光照射时发电，但需要大量的液体和大型绝缘储存设施。使用相变材料，德国制造商西格里碳素公司（SGL Carbon）说，可以减少所需的存储材料，约减少三分之二。该公司目前正在测试一种原型。