相變化材料 (phase-change material (PCM))
臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師
相變化材料 (phase-change material (PCM)) 為一種具有高熔化熱的物質,它具有儲存或釋放大量能量的能力。它在特定的溫度時熔化或固化,藉由物質狀態的改變來吸收或釋放熱能。例如:以醋酸鈉為材質的暖暖包(Heating pad),當醋酸鈉溶液結晶時,熱量就會釋出,使人感到暖和。
特性與分類
相變化材料潛熱的儲存有:固相變固相、固相變液相、固相變氣相及液相變氣相等方式,然而只有固相變液相是有實際應用價值的。液相變氣相的改變,因其體積變化量太大,並產生高壓,而沒有實際應用價值。其它如固相變固相,也因反應慢且潛熱小,亦無應用價值。
相變化材料物質在吸收熱能的過程中,其溫度並沒有明顯的升高,但當其外在環境溫度降低時,相變化材料固化就能放出潛熱。可當相變化材料的物質種類繁多,其溫度範圍可從-5 oC一直到190 oC。在人類最感舒適的溫度20~30 oC範圍內,相變化材料的應用效果很令人滿意。相變化材料其單位體積的能量儲存量是一般傳統儲熱物質如:水、磚石 (masonry) 或岩石 (rock) 的5到14倍。