1. 粉煤灰基相变储热材料

原理：将粉煤灰作为载体，吸附或封装相变材料（PCM），通过PCM的固-液相变吸收或释放热量，实现热能的储存与释放。
复合方式：

物理吸附：利用粉煤灰的多孔结构（比表面积大、孔隙率高）直接吸附石蜡、脂肪酸等有机相变材料，或无机盐类（如硝酸盐、碳酸盐）。

化学封装：通过溶胶-凝胶法、微胶囊化技术将相变材料包裹在粉煤灰颗粒内部，形成稳定复合结构，防止泄漏。

改性增强：用硅烷偶联剂、柠檬酸等对粉煤灰表面改性，提高其对相变材料的吸附容量和相容性。

优势：

相变潜热高（可达200-300 J/g），储热密度大。

粉煤灰作为骨架材料，可抑制相变材料体积变化，延长使用寿命。

应用：

建筑节能（如相变储能墙板、地暖系统）。

太阳能热利用（如太阳能热水器、集热系统）。

工业余热回收（如钢铁、化工行业高温余热储存）。

2. 粉煤灰基显热储热材料

原理：利用粉煤灰本身的高比热容特性，通过温度升高或降低储存或释放热量。
改性方式：

颗粒优化：通过筛分、球磨等工艺调整粉煤灰粒径分布，提高其堆积密度和导热性能。

掺杂增强：添加石墨、碳纤维等导热填料，提升粉煤灰的导热系数（从0.5-1.2 W/(m·K)提升至2-5 W/(m·K)）。

优势：

成本低，制备工艺简单。

化学稳定性好，耐高温、耐腐蚀。

应用：

工业炉窑余热回收（如高温烟气储热）。

道路工程（如粉煤灰混凝土作为路基材料，调节昼夜温差）。

农业温室（如粉煤灰蓄热墙，夜间释放白天储存的太阳能）。

3. 粉煤灰基热化学储热材料

原理：利用粉煤灰中某些成分（如氧化钙、氧化镁）与水蒸气或其他气体发生可逆化学反应，实现热能的化学储存与释放。
典型反应：

氧化钙水合反应：CaO + H₂O ⇌ Ca(OH)₂ + 热量（反应温度200-400℃）。

金属氢化物反应：如Mg₂NiH₄ ⇌ Mg₂Ni + 2H₂ + 热量（适用于高温储热）。

优势：

储热密度极高（可达1-3 GJ/m³），远高于显热和相变储热。

长期储存无热量损失，适合跨季节储热。

挑战：

反应动力学缓慢，需催化剂加速。

循环稳定性需提升（如防止粉煤灰中杂质影响反应效率）。

应用：

太阳能热发电（如塔式或槽式系统的高温储热）。

工业高温过程热管理（如钢铁、玻璃行业）。

4. 粉煤灰基复合储热材料

原理：将粉煤灰与多种储热机制结合，形成兼具显热、相变或热化学储热功能的复合材料。
典型组合：

粉煤灰/相变材料/导热增强体：如粉煤灰吸附石蜡后，掺入膨胀石墨提升导热性。

粉煤灰/金属泡沫/盐类：利用金属泡沫的高导热性，结合粉煤灰的多孔结构和盐类的相变特性。

优势：

综合性能优异（如高储热密度、快速充放热）。

可根据需求定制化设计（如调整相变温度范围）。

应用：

电动汽车电池热管理（如快速吸热/放热，维持电池温度稳定）。

航空航天热防护系统（如高导热、耐高温的复合储热涂层）。

总结

粉煤灰储热材料通过与相变材料、导热填料或化学储热剂的复合，实现了从低温到高温、从短时到长时的多场景储热应用。其核心优势在于低成本、资源化利用，但需解决质量稳定性、导热性提升及长期循环寿命等关键问题。未来，随着材料改性技术和跨学科设计的进步，粉煤灰储热材料有望在清洁能源利用、工业节能及建筑低碳化等领域发挥更大作用。