கட்ட மாற்றப் பொருட்கள் என்றால் என்ன?

கட்ட மாற்றப் பொருட்கள் (PCMs) என்பது பொதுவாக திட மற்றும் திரவ நிலைகளுக்கு இடையே, கட்ட மாற்றங்களின் போது அதிக அளவு வெப்ப ஆற்றலை உறிஞ்சி வெளியிடும் பொருட்கள் ஆகும். இந்த பொருட்கள் வெப்பத்தை வெறுமனே வெப்பநிலையை உயர்த்துவதற்கு பதிலாக மறைந்த ஆற்றலாக சேமிக்கின்றன, கணிசமான அளவு ஆற்றலை சேமிக்கும் அல்லது வெளியிடும் போது கிட்டத்தட்ட நிலையான வெப்பநிலையை பராமரிக்க அனுமதிக்கிறது.

கட்ட மாற்றப் பொருட்கள் எவ்வாறு வேலை செய்கின்றன

PCM களுக்குப் பின்னால் உள்ள இயங்குமுறையானது மறைந்த வெப்ப சேமிப்பை மையமாகக் கொண்டுள்ளது. நீங்கள் பனியை சூடாக்கும்போது, ​​வெப்பநிலை உயர்வின்றி 0 டிகிரியில் திடத்திலிருந்து திரவமாக மாறுவதற்கு ஆற்றலை உறிஞ்சுகிறது-இதுதான் வெப்ப மேலாண்மைக்காக PCMகள் பயன்படுத்தும் கட்ட மாற்றக் கொள்கை.

கட்ட மாற்றங்களின் போது, ​​PCMகள் உருகும் போது வெப்ப ஆற்றலை (எண்டோதெர்மிக் செயல்முறை) உறிஞ்சி, திடப்படுத்தும் போது அதை (எக்ஸோதெர்மிக் செயல்முறை) வெளியிடுகின்றன. ஒரு யூனிட் வெகுஜனத்தில் சேமிக்கப்படும் ஆற்றல் வழக்கமான பொருட்களை விட அதிகமாக உள்ளது. உதாரணமாக, நீர் உருகுவதற்கு 333.55 J/g தேவைப்படுகிறது, ஆனால் அதன் வெப்பநிலையை ஒரு டிகிரி உயர்த்த 4.18 J/g மட்டுமே. இந்த 80 மடங்கு வேறுபாடு, விவேகமான வெப்ப சேமிப்பகத்தை விட கட்ட மாற்ற சேமிப்பு ஏன் மிகவும் திறமையானது என்பதை நிரூபிக்கிறது.

கட்ட மாற்ற வெப்பநிலை (PCT) முக்கிய அளவுரு ஆகும். வெவ்வேறு PCMகள் குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை வரம்புகளில்-சில குளிர் சேமிப்பகத்திற்கு -5 டிகிரியிலும், மற்றவை தொழில்துறை செயல்முறைகளுக்கு 150 டிகிரிக்கு மேல் இருக்கும். முழு கட்ட மாற்றமும் முடியும் வரை பொருள் இந்த நிலைமாற்ற வெப்பநிலையில் இருக்கும், இது வெப்ப நிலைத்தன்மையை வழங்குகிறது.

வெப்ப கடத்துத்திறன்ஒரு முக்கிய சவாலை முன்வைக்கிறது. தூய PCMகள் பெரும்பாலும் குறைந்த கடத்துத்திறனைக் கொண்டிருக்கின்றன (பாரஃபின்களுக்கு 0.2-0.5 W/m·K), இது வெப்பப் பரிமாற்றத்தை குறைக்கிறது. இதைத் தீர்க்க, பொறியாளர்கள் விரிவாக்கப்பட்ட கிராஃபைட், உலோக நுரைகள் அல்லது கார்பன் நானோகுழாய்கள் போன்ற கடத்தும் பொருட்களைச் சேர்க்கின்றனர். இந்த கலப்பு PCMகள் 2.5 W/m·Kக்கு மேல் கடத்துத்திறன் மதிப்புகளை அடைய முடியும், அதே நேரத்தில் அதிக உள்ளுறை வெப்பத் திறனைத் தக்கவைத்துக் கொள்ளலாம்.

கட்ட மாற்றப் பொருட்களின் வகைகள்

ஆர்கானிக் பிசிஎம்கள்

பாரஃபின் மெழுகு இந்த பிரிவில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது. பெட்ரோலியத்திலிருந்து பெறப்பட்ட, பாரஃபின்கள் -10 டிகிரி முதல் 70 டிகிரி வரையிலான நிலை மாற்ற வெப்பநிலையை வழங்குகின்றன. ஆயிரக்கணக்கான வெப்பமாக்கல்-குளிர்ச்சி சுழற்சிகள், அரிப்பை ஏற்படுத்தாத பண்புகள் மற்றும் பெரும்பாலான கட்டுப்பாட்டுப் பொருட்களுடன் இணக்கத்தன்மை ஆகியவற்றில் அவை இரசாயன நிலைத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன.

28 டிகிரி உருகுநிலை கொண்ட ஒரு பொதுவான வணிக பாரஃபின் தோராயமாக 200 kJ/kg மறைந்த வெப்பத்தை சேமிக்கிறது. பொருள் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் குளிர்ச்சியடையாது மற்றும் குறைந்தபட்ச கட்டப் பிரிப்பைக் காட்டுகிறது. இருப்பினும், பாரஃபின்களுக்கு இரண்டு குறைபாடுகள் உள்ளன: குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் எரியக்கூடிய தன்மை, அதிக-வெப்பநிலை பயன்பாடுகளுக்கு அவை பொருந்தாது.

கொழுப்பு அமிலங்கள் மற்றொரு கரிம வகுப்பைக் குறிக்கின்றன. லாரிக் அமிலம் (உருகுநிலை 44 டிகிரி) மற்றும் ஸ்டீரிக் அமிலம் (69 டிகிரி) போன்ற பொருட்கள் மக்கும் மற்றும் தாவர அல்லது விலங்கு மூலங்களிலிருந்து பெறப்படுகின்றன. அவை 150-180 kJ/kg இடையே உள்ள மறைந்த வெப்பத்தையும், பாரஃபின்களை விட சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறனையும் வழங்குகின்றன. கொழுப்பு அமிலங்கள் 1,000 வெப்ப சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு அவற்றின் வெப்ப சேமிப்புத் திறனில் 95% பராமரிக்கின்றன என்று ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது.

பாலிஎதிலீன் கிளைகோல் (PEG) நெகிழ்வுத்தன்மை தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு உதவுகிறது. 400 முதல் 6,000 வரையிலான மூலக்கூறு எடையுடன், PEG மாறுபாடுகள் -10 டிகிரி முதல் 65 டிகிரி வரை உருகும் வெப்பநிலையை உள்ளடக்கும். திரவமாக இருக்கும்போது கசிவு ஏற்படாத படிவ-நிலையான பிசிஎம்களுக்கான பாலிமர்களுடன் பொருள் நன்றாக ஒருங்கிணைக்கிறது.

கனிம பிசிஎம்கள்

உப்பு ஹைட்ரேட்டுகள் அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன் (0.5-0.8 W/m·K) மற்றும் ஆர்கானிக்ஸை விட உள்ளுறை வெப்ப திறனை வழங்குகிறது. சோடியம் சல்பேட் டெகாஹைட்ரேட் (கிளௌபர் உப்பு), 32 டிகிரியில் உருகும், 254 kJ/kg-ஐ ஒப்பிடக்கூடிய கரிம PCMகளை விட சுமார் 25% அதிகமாக சேமிக்கிறது.

முதன்மையான சவால் supercooling ஆகும். உப்பு ஹைட்ரேட்டுகள் அணுக்கருவை உண்டாக்கும் முகவர்கள் சேர்க்கப்படாவிட்டால், அவற்றின் உறைநிலைக்குக் கீழே 10-15 டிகிரிக்கு கீழே திரவமாக இருக்கும். கால்சியம் குளோரைடு ஹெக்ஸாஹைட்ரேட் சிகிச்சை இல்லாமல் 40 டிகிரி சூப்பர் கூலிங் காட்டுகிறது. சரியான வெப்பநிலையில் படிகமயமாக்கலைத் தூண்டுவதற்கு ஆராய்ச்சியாளர்கள் போராக்ஸ் அல்லது பிற நியூக்ளியேட்டர்களைச் சேர்க்கின்றனர்.

மீண்டும் மீண்டும் சுழற்சிகளின் போது உப்பு மற்றும் நீர் கூறுகள் பிரிந்து, செயல்திறனைக் குறைக்கும் போது கட்டப் பிரிப்பு ஏற்படுகிறது. ஜாங்கின் 2024 ஆய்வில், கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் போன்ற தடிப்பாக்கிகளைச் சேர்ப்பது கால்சியம் குளோரைடு ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டில் 500 சுழற்சிகளுக்கு மேல் 73% கட்டப் பிரிப்பைக் குறைத்தது.

உலோகக் கலவைகள் அதிக-வெப்பநிலைப் பயன்பாடுகளுக்குச் சேவை செய்கின்றன. அலுமினியம்-சிலிக்கான் கலவைகள் (உருகும் ~577 டிகிரி) மற்றும் பிஸ்மத்-இயக்க கலவைகள் செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய மின் நிலையங்களில் வேலை செய்கின்றன. இந்த உலோகங்கள் விதிவிலக்கான வெப்ப கடத்துத்திறனை வழங்குகின்றன (20-80 W/m·K) ஆனால் கரிம மாற்றுகளை விட 5-10 மடங்கு அதிகமாக செலவாகும்.

யூடெக்டிக் கலவைகள்

இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பிசிஎம்களை இணைப்பது உகந்த பண்புகளுடன் யூடெக்டிக் கலவைகளை உருவாக்குகிறது. ஒரு சோடியம் நைட்ரேட்-பொட்டாசியம் நைட்ரேட் கலவை (60:40 விகிதம்) 220 டிகிரியில் -தூய்மையான கூறுகளைக் காட்டிலும்-100 kJ/kg மறைந்த வெப்பத்தைப் பராமரிக்கும் போது உருகும். இந்த "சோலார் சால்ட்" கலவை அனல் மின் உற்பத்தியில் அதிகம் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உயிரியல்-அடிப்படையிலான யூடெக்டிக்ஸ் உருவாகி வருகிறது. கேப்ரிக் மற்றும் லாரிக் அமிலங்களின் கலவைகள் 15-25 டிகிரிக்கு இடையே உருகும் புள்ளிகளை அடைகின்றன, இது வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாட்டைக் கட்டுவதற்கு ஏற்றது. 2025 சந்தை தரவு உயிர் அடிப்படையிலான PCM வளர்ச்சி ஆண்டுதோறும் 20% வளர்ச்சியைக் காட்டுகிறது.

தொழில்கள் முழுவதும் பயன்பாடுகள்

கட்டிடம் மற்றும் கட்டுமானம்

அமெரிக்க எரிசக்தி துறையின் படி, வளர்ந்த நாடுகளில் மொத்த ஆற்றலில் 40% கட்டிடங்கள் பயன்படுத்துகின்றன. பிசிஎம்களை கட்டுமானப் பொருட்களில் ஒருங்கிணைப்பது செயலற்ற வெப்ப ஒழுங்குமுறை மூலம் இந்த நுகர்வு 15-30% குறைக்கிறது.

PCM-மேம்படுத்தப்பட்ட வால்போர்டு, அதிகப்படியான பகல்நேர வெப்பத்தை உறிஞ்சி இரவில் வெளியிடுவதன் மூலம் உட்புற வெப்பநிலையை 20-26 டிகிரிக்கு இடையே பராமரிக்கிறது. ஐரோப்பிய காலநிலையில் நடத்தப்பட்ட ஆய்வில், ஜிப்சம் போர்டில் PCMஐ இணைப்பது HVAC ஆற்றல் பயன்பாட்டை ஆண்டுதோறும் 28% குறைக்கிறது. அறை வெப்பநிலை 23 டிகிரிக்கு மேல் இருக்கும்போது பொருள் வெப்பத்தை சேமிக்கிறது மற்றும் வெப்பநிலை 21 டிகிரிக்கு கீழே குறையும் போது அதை வெளியிடுகிறது, இது ஒரு சுய-ஒழுங்குபடுத்தும் வெப்ப இடையகத்தை உருவாக்குகிறது.

கான்கிரீட் பயன்பாடுகள் குறிப்பிடத்தக்க முடிவுகளைக் காட்டுகின்றன. நிலையான கான்கிரீட்டுடன் ஒப்பிடும்போது PCM-கான்கிரீட் வெப்ப சேமிப்புத் திறனை 50% மேம்படுத்தியதாக ஷாங்காய் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சி நிரூபித்துள்ளது. வெப்பமான காலநிலையில், பிசிஎம் கான்கிரீட் தடிமனான கட்டமைப்பு கூறுகள் முழுவதும் வெப்பநிலை வேறுபாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் வெப்ப விரிசல்களைத் தடுக்கிறது.

ஒருங்கிணைந்த PCMகளை உருவாக்குவதற்கான-உலகளாவிய சந்தை 2024 இல் தோராயமாக $420 மில்லியனை எட்டியது, இது மொத்த PCM சந்தையில் 35% ஆகும். பசுமைக் கட்டிடக் குறியீடுகள் மிகவும் கடுமையானதாக இருப்பதால், இந்தப் பிரிவு 2030 ஆம் ஆண்டுக்குள் 16.7% CAGR ஆக வளரும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

பேட்டரி வெப்ப மேலாண்மை

லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் சார்ஜ்-வெளியேற்ற சுழற்சிகளின் போது கணிசமான வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன, இது வெப்ப மேலாண்மை சவால்களை உருவாக்குகிறது. பெரும்பாலான லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு உகந்த இயக்க வரம்பு 25-40 டிகிரி ; 50 டிகிரிக்கு மேல் வெப்பநிலை சீரழிவை துரிதப்படுத்துகிறது, அதே சமயம் 0 டிகிரிக்குக் கீழே, உள் எதிர்ப்பானது கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது.

PCM-அடிப்படையிலான பேட்டரி வெப்ப மேலாண்மை அமைப்புகள் (BTMS) வெளிப்புற மின் நுகர்வு இல்லாமல் இதை நிவர்த்தி செய்கின்றன. பேட்டரி பேக் PCM இல் மூழ்கியிருக்கும் அல்லது PCM ஜாக்கெட்டுகளால் சூழப்பட்டுள்ளது. அதிக-பவர் செயல்பாட்டின் போது, ​​PCM உருகுவதன் மூலம் வெப்பத்தை உறிஞ்சி, பேட்டரி வெப்பநிலையை முக்கியமான வரம்புகளுக்குக் கீழே பராமரிக்கிறது.

உடன் சமீபத்திய பரிசோதனைகள்லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் பேட்டரிதொகுப்புகள் PCM செயல்திறனை நிரூபிக்கின்றன. 2025 ஆம் ஆண்டு ஆய்வு 3C டிஸ்சார்ஜ் விகிதத்தின் கீழ் 500 Ah பை பேட்டரிகளை சோதித்தது. PCM-மெட்டல் ஃபோம் ஹைப்ரிட் சிஸ்டம் அதிகபட்ச வெப்பநிலையை 40.3 டிகிரிக்குக் கீழே வைத்திருந்தது, செல்கள் முழுவதும் 2.8 டிகிரி மட்டுமே வெப்பநிலை வேறுபாடு இருந்தது. ஒப்பிடுகையில், காற்று-குளிரூட்டப்பட்ட அமைப்புகள் 17.2 டிகிரி வேறுபாடுகளுடன் 48 டிகிரியை எட்டியது.

கூட்டு PCMகள் செயல்திறனை மேம்படுத்துகின்றன. விரிவாக்கப்பட்ட கிராஃபைட்டுடன் கலந்த பாரஃபின் (எடையில் 10%) 2.56 W/m·K-a 10-மடங்கு வெப்ப கடத்துத்திறனைப் பெறுகிறது. இந்த கலவைகள் 4C டிஸ்சார்ஜ் விகிதத்தில் பேட்டரி பேக் வெப்பநிலையை 25.77% குறைத்தது, அதே நேரத்தில் 5 டிகிரிக்குள் செல் டு செல் வெப்பநிலை மாறுபாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துகிறது .

மின்சார வாகன சந்தை BTMS கண்டுபிடிப்புகளை இயக்குகிறது. 2030 ஆம் ஆண்டுக்குள் EV விற்பனை ஆண்டுதோறும் 18% வளர்ச்சியடையும் என கணிக்கப்பட்டுள்ள நிலையில், PCM-அடிப்படையிலான வெப்ப தீர்வுகள் செயலில் உள்ள திரவ குளிரூட்டும் அமைப்புகளுக்கு செயலற்ற, இலகுரக மாற்றுகளை வழங்குகின்றன. பம்புகள் மற்றும் சிக்கலான பிளம்பிங்கை நீக்கும் போது PCM அமைப்புகள் பேட்டரி பேக் எடையில் 3-5% மட்டுமே சேர்க்கின்றன என்று ஆராய்ச்சி சுட்டிக்காட்டுகிறது.

எலக்ட்ரானிக்ஸ் வெப்ப மேலாண்மை

உயர்-பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் 100 W/cm²க்கு மேல் வெப்பப் பாய்ச்சல் அடர்த்தியை எதிர்கொள்கிறது. பாரம்பரிய குளிரூட்டும் முறைகள் மினியேட்டரைசேஷன் போக்குகள் மற்றும் உச்ச வெப்ப சுமைகளுடன் போராடுகின்றன. பயன்பாட்டு கூர்முனையின் போது PCMகள் வெப்ப இடையகத்தை வழங்குகின்றன.

ஸ்மார்ட்ஃபோன் செயலிகள் தீவிரமான பணிகளின் போது 8-12W ஐ உருவாக்குகின்றன. பிசிஎம் ஃபிலிம்கள் (0.5-1 மிமீ தடிமன்) டிஸ்பிளேயின் பின்னால் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு, இந்த வெப்பத்தை உறிஞ்சி, மேற்பரப்பு வெப்பநிலையை 42 டிகிரிக்கு மேல் விடாமல் தடுக்கிறது - பயனர் அசௌகரியத்திற்கான வரம்பு. பிசிஎம் அதிக சுமை காலங்களில் உருகும் மற்றும் செயலற்ற நேரங்களில் மீண்டும் திடப்படுத்துகிறது.

தரவு மையங்கள் ஒரு முக்கிய பயன்பாட்டுப் பகுதியைக் குறிக்கின்றன. கணக்கீட்டு தேவையின் அடிப்படையில் சேவையகங்கள் மாறி வெப்ப சுமைகளை அனுபவிக்கின்றன. PCM குளிரூட்டும் அமைப்புகள் உச்ச வெப்பநிலையை 15-20 டிகிரி குறைக்கின்றன, அதே நேரத்தில் ஏர் கண்டிஷனிங் ஆற்றல் நுகர்வு 30% குறைக்கிறது. பிராங்பேர்ட்டில் உள்ள ஒரு வசதி PCM ஐ சர்வர் ரேக் டிசைன்களில் ஒருங்கிணைத்து, $280,000 வருடாந்திர ஆற்றல் சேமிப்பை எட்டியது.

ஜவுளி மற்றும் அணியக்கூடிய பயன்பாடுகள்

துணிகளில் மைக்ரோஎன்கேப்சுலேட்டட் பிசிஎம்கள் வெப்பநிலையை உருவாக்குகிறது{0}}உடைகளை ஒழுங்குபடுத்துகிறது. கோள மைக்ரோ கேப்சூல்கள் (2-30 மைக்ரோமீட்டர்கள்) 28-32 டிகிரி உருகும் புள்ளிகளுடன் பாரஃபின் கொண்டிருக்கும். துணியில் நெய்யப்படும் போது, ​​இந்த காப்ஸ்யூல்கள் நிலைமாற்ற வெப்பநிலைக்கு மேல் உடல் வெப்பத்தை உறிஞ்சி, குளிர்ச்சியை அளிக்கிறது.

PCM ஐ உள்ளடக்கிய தடகள ஆடைகள் ஆய்வக சோதனையின்படி வியர்வை உற்பத்தியை 48% வரை குறைக்கிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் மருத்துவப் பயன்பாடுகளுக்கு விரிவடைகிறது-PCM உள்ளாடைகள் தெர்மோர்குலேஷன் கோளாறுகள் உள்ள நோயாளிகளுக்கு உடல் வெப்பநிலையை நிர்வகிக்க உதவுகின்றன.

இராணுவ பயன்பாடுகள் தீவிர சூழல்களில் வீரர்களுக்கு PCM ஆடைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. சுறுசுறுப்பான வெப்பம் அல்லது குளிர்ச்சி இல்லாமல் -10 டிகிரி முதல் 45 டிகிரி வரை சுற்றுப்புற சூழ்நிலைகளில் 4-6 மணி நேரம் வசதியான உடல் வெப்பநிலையை பராமரிக்கும் PCM ஜாக்கெட்டுகளை அமெரிக்க இராணுவம் சோதித்தது.

சூரிய ஆற்றல் சேமிப்பு

செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய சக்தி (CSP) ஆலைகள் வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்புக்காக PCMகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. பகல் நேரங்களில், பிசிஎம் சேமிப்பு தொட்டிகளை சூடாக்க கண்ணாடிகள் சூரிய ஒளியை மையப்படுத்துகின்றன. சேமிக்கப்பட்ட வெப்பம் சூரிய அஸ்தமனத்திற்குப் பிறகு விசையாழி இயக்கத்திற்கான நீராவியை உருவாக்குகிறது.

உப்பு{0}}அடிப்படையிலான PCMகள் மின் உற்பத்திக்குத் தேவையான 200-400 டிகிரியில் திறம்பட செயல்படுகின்றன. ஸ்பெயினில் உள்ள ஒரு CSP வசதி 1,000 டன் சோடியம் நைட்ரேட்-பொட்டாசியம் நைட்ரேட் யூடெக்டிக் கலவையைப் பயன்படுத்துகிறது, சூரிய அஸ்தமனத்திற்குப் பிறகு 7.5 மணி நேரம் மின்சாரம் தயாரிக்க போதுமான வெப்பத்தை சேமிக்கிறது. இது ஆலையின் செயல்பாட்டு சாளரத்தை தினமும் 6 முதல் 13.5 மணி நேரம் வரை நீட்டிக்கிறது.

ஒளிமின்னழுத்த{0}}தெர்மல் (PV/T) அமைப்புகள் சோலார் பேனல்களுக்குப் பின்னால் PCMகளை ஒருங்கிணைக்கின்றன. பேனல் செயல்திறன் 25 டிகிரிக்கு மேல் ஒரு டிகிரி செல்சியஸுக்கு 0.5% குறைகிறது. PCM அடுக்குகள் அதிகப்படியான வெப்பத்தை உறிஞ்சி, பேனல் வெப்பநிலையை 10-15 டிகிரி குளிர்ச்சியாக பராமரிக்கிறது மற்றும் மின் உற்பத்தியை 8-12% மேம்படுத்துகிறது. சூடான நீர் உற்பத்திக்காக சேமிக்கப்பட்ட வெப்பத்தை மீட்டெடுக்க முடியும், ஒட்டுமொத்த அமைப்பின் செயல்திறனை 65% மற்றும் நிலையான PV க்கு 20% ஆக அதிகரிக்கிறது.

குளிர் சங்கிலி மற்றும் பேக்கேஜிங்

PCM குளிர்பதனப் பொருட்கள் போக்குவரத்தின் போது வெப்பநிலை-உணர்திறன் சரக்குகளை பராமரிக்கின்றன. மருந்து நிறுவனங்கள் தடுப்பூசி ஏற்றுமதிக்கு 2-8 டிகிரி நிலை மாற்ற வெப்பநிலையுடன் PCM பேக்குகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. பொருட்கள் சக்தி உள்ளீடு இல்லாமல் 24-72 மணிநேர வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டை வழங்குகின்றன.

கோல்ட் செயின் டெக்னாலஜிஸ் மற்றும் VPL Rx இடையேயான 2024 கூட்டாண்மை, ஒருங்கிணைந்த வெப்பநிலை கண்காணிப்புடன் ஸ்மார்ட் PCM பேக்கேஜிங்கை உருவாக்கியது. ஐஸ்-அடிப்படையிலான குளிரூட்டலுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​போக்குவரத்தின் போது தடுப்பூசி கெட்டுப்போவதை சிஸ்டம் 40% குறைத்தது. PCM அணுகுமுறை கப்பல் எடையை 35% குறைத்தது, போக்குவரத்து செலவுகள் மற்றும் கார்பன் உமிழ்வைக் குறைத்தது.

உணவுத் தொழில் பயன்பாடுகளில் குளிரூட்டப்பட்ட டிரக்குகளில் PCM பேனல்கள் அடங்கும். இந்த பேனல்கள் கதவு திறப்பு மற்றும் போக்குவரத்து தாமதங்களின் போது வெப்பத்தை உறிஞ்சி, வெப்பநிலை அதிகரிப்பதை தடுக்கிறது. கள சோதனைகள் வெப்பநிலை ஏற்ற இறக்கங்களில் 60% குறைப்பு மற்றும் குளிர்பதன அலகுகளுக்கு 20% குறைந்த எரிபொருள் நுகர்வு காட்டியது.

தொழில்நுட்ப சவால்கள் மற்றும் தீர்வுகள்

குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன்

தூய ஆர்கானிக் PCMகள் வெப்பத்தை மோசமாகக் கடத்துகின்றன-0.2 W/m·K இல் உள்ள பாரஃபின் தடிமனான பிரிவுகளில் முழுமையாக உருகுவதற்கு மணிநேரம் எடுக்கும். மூன்று முதன்மை மேம்படுத்தும் முறைகள் இதை நிவர்த்தி செய்கின்றன:

விரிவாக்கப்பட்ட கிராஃபைட் (EG)கடத்தும் அணியை உருவாக்குகிறது. PCM EG துளைகளில் ஊடுருவும்போது, ​​கலவையின் வெப்ப கடத்துத்திறன் 5-15 மடங்கு அதிகரிக்கிறது. 10% EG ஏற்றுதல் பாரஃபின் கடத்துத்திறனை 0.2 முதல் 2.5 W/m·K வரை உயர்த்துகிறது, அதே நேரத்தில் அசல் மறைந்த வெப்பத்தில் 85% தக்கவைக்கப்படுகிறது.

உலோக நுரைகள்(அலுமினியம், தாமிரம், நிக்கல்) முப்பரிமாண வெப்ப பரிமாற்ற பாதைகளை வழங்குகிறது. ஒரு அங்குலத்திற்கு 5 துளைகளில் உள்ள செப்பு நுரை (PPI) செயல்திறன் கடத்துத்திறனை 8-12 W/m·K ஆக அதிகரிக்கிறது. திறந்த-செல் அமைப்பு வெப்ப ஓட்டத்திற்கான தொடர்ச்சியான உலோக நெட்வொர்க்குகளை உருவாக்கும் போது PCM ஊடுருவலை அனுமதிக்கிறது.

நானோ துகள்கள் சேர்க்கைகள்PCM மூலம் சிதறடிக்கவும். 3% எடை பின்னத்தில் உள்ள கார்பன் நானோகுழாய்கள் கடத்துத்திறனை 300-400% மேம்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், நானோ பொருட்கள் பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கின்றன மற்றும் உற்பத்தியை சிக்கலாக்குகின்றன.

Supercooling தடுப்பு

கனிம PCMகள் பெரும்பாலும் அவற்றின் உறைநிலைக்குக் கீழே 5-20 டிகிரி திரவ நிலையில் இருக்கும். இது வெப்ப வெளியீட்டைத் தாமதப்படுத்துகிறது மற்றும் கணினியின் வினைத்திறனைக் குறைக்கிறது. தீர்வுகள் அடங்கும்:

அணுக்கரு முகவர்கள்படிகமயமாக்கல் தளங்களை வழங்குகின்றன. சோடியம் சல்பேட் டெகாஹைட்ரேட்டுடன் 2-5% போராக்ஸைச் சேர்ப்பது சூப்பர் கூலிங் 12 டிகிரியில் இருந்து 2 டிகிரிக்கு குறைக்கிறது. டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு நானோ துகள்கள் 0.5-1% ஏற்றத்தில் உப்பு ஹைட்ரேட்டுகளுக்கு அணுக்கருக்களாக செயல்படுகின்றன.

மேற்பரப்பு கடினத்தன்மைகொள்கலன்களில் பன்முக அணுக்கருவை ஊக்குவிக்கிறது. மணல் அள்ளப்பட்ட அலுமினிய கொள்கலன்கள் மென்மையான மேற்பரப்புகளை விட 65% குறைவான சூப்பர் கூலிங் காட்டுகின்றன.

கட்டம் பிரித்தல்

மீண்டும் மீண்டும் சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு உப்பு ஹைட்ரேட்டுகள் உப்பு-செறிவான மற்றும் நீர்-சத்து நிறைந்த கட்டங்களாக பிரிக்கப்படுகின்றன. உப்பு குடியேறுகிறது, இது செயல்திறனைக் குறைக்கும் கலவை சாய்வுகளை உருவாக்குகிறது.

தடித்தல் முகவர்கள்ஹைட்ராக்சிதைல் செல்லுலோஸ் போன்றவை இடைநீக்கத்தை பராமரிக்கின்றன. 1-2% செறிவில், இந்த பாலிமர்கள் உப்புத் துகள்களை விநியோகிக்கின்றன, சிகிச்சையின்றி 50-100 சுழற்சிகளுக்கு எதிராக 1,000+ சுழற்சிகளுக்கு நிலையான செயல்பாட்டை நீட்டிக்கின்றன.

கூடுதல் தண்ணீர்ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் இழப்புகளை ஈடுசெய்கிறது. கால்சியம் குளோரைடு ஹெக்ஸாஹைட்ரேட்டில் 5-10% அதிகப்படியான தண்ணீரைச் சேர்ப்பது மொத்த திடப்படுத்துதலைத் தடுக்கிறது, கலவையை எளிதாக்கும் ஒரு திரவப் பகுதியைப் பராமரிக்கிறது.

கட்டுப்பாடு மற்றும் கசிவு

கசிவைத் தடுக்க திரவ பிசிஎம்களுக்கு கட்டுப்பாடு தேவைப்படுகிறது. மூன்று இணைப்பு அணுகுமுறைகள் இதை நிவர்த்தி செய்கின்றன:

மைக்ரோஎன்கேப்சுலேஷன்(1-1000 மைக்ரோமீட்டர்கள்) பாலிமர் ஷெல்களில் PCM பூசுகிறது. மையப்பகுதி உருகும் போது காப்ஸ்யூல்கள் அப்படியே இருக்கும், கட்டுமானப் பொருட்கள், ஜவுளிகள் அல்லது கலவைகளில் PCM ஒருங்கிணைப்பை செயல்படுத்துகிறது. ஷெல் பொருட்களில் மெலமைன்-ஃபார்மால்டிஹைட், பாலியூரிதீன் அல்லது அக்ரிலிக் பாலிமர்கள் அடங்கும்.

மேக்ரோஎன்காப்சுலேஷன் uses larger containers (>1 செமீ). பிளாஸ்டிக் பைகள், உலோக கேன்கள் அல்லது கண்ணாடி குழாய்கள் PCM தொகுதிகளை 50 mL முதல் பல லிட்டர்கள் வரை வைத்திருக்கும். இந்த முறை மையப்படுத்தப்பட்ட வெப்ப சேமிப்பிற்கு ஏற்றது ஆனால் கட்டுப்பாட்டு எடையை சேர்க்கிறது.

படிவம்-நிலையான PCMகள்கொள்கலன்களை முழுவதுமாக அகற்றவும். விரிவாக்கப்பட்ட கிராஃபைட், டயட்டோமேசியஸ் எர்த் அல்லது பாலிமர் ஃபோம்கள் போன்ற நுண்ணிய பொருட்களில் பிசிஎம் உறிஞ்சப்படுகிறது. தந்துகி விசைகள் மற்றும் மேற்பரப்பு பதற்றம் ஆகியவை திரவ பிசிஎம்-ஐ துளை கட்டமைப்பிற்குள் தக்கவைத்து, முழுமையாக உருகினாலும் கசிவைத் தடுக்கிறது.

சந்தை வளர்ச்சி மற்றும் திசைகள்

தற்போதைய சந்தை நிலை

உலகளாவிய PCM சந்தையானது சந்தை வரையறையைப் பொறுத்து 2024 இல் $1.6-3.0 பில்லியனை எட்டியது. வளர்ச்சி கணிப்புகள் 11.5% முதல் 18% CAGR வரை இருக்கும், இது 2032-2033க்குள் $4-10 பில்லியனை எட்டும்.

2024 ஆம் ஆண்டிற்கான PCM விற்பனையில் வட அமெரிக்கா $854.6 மில்லியனுடன் முன்னணியில் உள்ளது, 2033 இல் $3.1 பில்லியனாக உயரும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. ஐரோப்பா உலக சந்தைப் பங்கில் தோராயமாக 40% ஐப் பின்பற்றுகிறது. ஆசியா-பசிபிக் சீனா, ஜப்பான் மற்றும் இந்தியாவால் இயக்கப்படும்-வேகமான வளர்ச்சி விகிதத்தைக் காட்டுகிறது

முக்கிய உற்பத்தியாளர்கள் BASF, Honeywell, Rubitherm Technologies, Phase Change Energy Solutions மற்றும் Dow ஆகியவை அடங்கும். போட்டி நிலப்பரப்பு துண்டு துண்டாக உள்ளது; எந்த ஒரு வீரரும் 15%க்கு மேல் சந்தைப் பங்கைக் கட்டுப்படுத்துவதில்லை. இந்த துண்டு துண்டானது PCM பயன்பாடுகளின் சிறப்புத் தன்மையை பிரதிபலிக்கிறது-வெவ்வேறு தொழில்களுக்கு தனித்துவமான சூத்திரங்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு அணுகுமுறைகள் தேவைப்படுகின்றன.

வளர்ந்து வரும் பயன்பாடுகள்

மருத்துவ வெப்ப மேலாண்மைபயன்படுத்தப்படாத சந்தையைக் குறிக்கிறது. PCM உள்ளாடைகள் மல்டிபிள் ஸ்களீரோசிஸ் நோயாளிகளுக்கு உடல் வெப்பநிலையை ஒழுங்குபடுத்துகிறது, அதன் வெப்ப உணர்திறன் இயக்கத்தை பாதிக்கிறது. பிசிஎம் ஆடைகள் கோடையில் வெளிப்புறச் செயல்பாடு நேரத்தை 3-4 மணிநேரம் நீட்டிப்பதாக மருத்துவப் பரிசோதனைகள் காட்டுகின்றன.

விண்வெளி பயன்பாடுகள்PCM இன் செயலற்ற செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்திக் கொள்ளுங்கள். சூரிய ஒளிக்கும் நிழலுக்கும் இடையில் சுற்றும் போது செயற்கைக்கோள்கள் -150 டிகிரியில் இருந்து +150 டிகிரி வரை வெப்பநிலை மாறுகிறது. PCM அமைப்புகள் மின் நுகர்வு இல்லாமல் உபகரண வெப்பநிலையை ±5 டிகிரிக்குள் பராமரிக்கின்றன. சர்வதேச விண்வெளி நிலையம் சோதனை தொகுதிகளில் வெப்ப ஒழுங்குமுறைக்கு PCM பேனல்களைப் பயன்படுத்துகிறது.

5G உள்கட்டமைப்புகுளிர்ச்சியானது அதிக-அதிர்வெண் எலக்ட்ரானிக்ஸ் மூலம் வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. சிறிய செல் கோபுரங்கள் கச்சிதமான கம்ப்யூட்டிங் சக்தியை கச்சிதமான உறைகளில் அடைத்து விடுகின்றன. PCM குளிரூட்டும் தீர்வுகள் செயலில் உள்ள ஏர் கண்டிஷனிங் தேவைகளை 40-50% குறைக்கிறது, செயல்பாட்டுச் செலவுகளைக் குறைக்கிறது மற்றும் சக்தி வரையறுக்கப்பட்ட இடங்களில் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.

பொருள் புதுமை

பயோ-அடிப்படையிலான PCMகள் நிலைத்தன்மைக் கவலைகளை நிவர்த்தி செய்கின்றன. தாவர எண்ணெய்கள் அல்லது உணவு{2}}கிரேடு மெழுகுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட பொருட்கள் பெட்ரோலியம் சார்ந்திருப்பதை நீக்கி,-வாழ்க்கை மறுசுழற்சியின் முடிவை மேம்படுத்துகின்றன. பயோ-PCM சந்தைப் பங்கு ஆண்டுதோறும் 20% அதிகரித்து வருகிறது, இருப்பினும் உற்பத்திச் செலவுகள் செயற்கை மாற்றுகளை விட 30-50% அதிகமாக உள்ளது.

திடமான-திடமான PCMகள் திரவ கையாளுதல் சவால்களை நீக்குகின்றன. இந்த பொருட்கள் உருகாமல் படிக அமைப்பு மாற்றங்களுக்கு உட்படுகின்றன. பாலிஎதிலீன் கிளைகோல்-அடிப்படையிலான திட-திடமான PCMகள் -50 டிகிரி முதல் +175 டிகிரி வரை 100-150 kJ/kg மறைந்த வெப்பத்துடன் இயங்குகின்றன. அவர்கள் ஸ்மார்ட் டெக்ஸ்டைல்ஸ் மற்றும் அடாப்டிவ் கட்டுமானப் பொருட்களில் பயன்பாடுகளைக் கண்டுபிடித்து வருகின்றனர், அங்கு கசிவை முற்றிலும் பொறுத்துக்கொள்ள முடியாது.

நானோ-மேம்படுத்தப்பட்ட PCMகள் தொடர்ந்து முன்னேறி வருகின்றன. கிராபென் மற்றும் MXene சேர்க்கைகள் கொண்ட சமீபத்திய வேலை, 2-3% ஏற்றத்தில் 15-மடங்குக்கு மேல் வெப்ப கடத்துத்திறன் மேம்பாடுகளைக் காட்டுகிறது. நானோ பொருட்கள் மின் கடத்துத்திறனை செயல்படுத்துகின்றன, மின்சாரம் தூண்டப்பட்ட பிசிஎம் அமைப்புகளுக்கான வாய்ப்புகளைத் திறக்கின்றன.

தரப்படுத்தல் முயற்சிகள்

தொழில்துறையில் PCM செயல்திறன் மற்றும் ஆயுள் ஆகியவற்றிற்கான ஒருங்கிணைந்த சோதனை தரநிலைகள் இல்லை. சர்வதேச ஆற்றல் முகமையின் பணி 42 வெப்பச் சொத்து அளவீட்டிற்கான வழிகாட்டுதல்களை நிறுவியது, ஆனால் தத்தெடுப்பு தன்னார்வமாகவே உள்ளது. வடிவமைப்பாளர்கள் மற்றும் இறுதிப் பயனர்களுக்கு நம்பகமான செயல்திறன் அளவீடுகளை வழங்குவதன் மூலம் தரநிலைப்படுத்தல் சந்தை வளர்ச்சியை துரிதப்படுத்தும்.

PCM-மேம்படுத்தப்பட்ட கட்டுமானப் பொருட்களுக்கான தரநிலைகளை ISO உருவாக்குகிறது, 2025{2}}2026 இல் வெளியிடப்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. இந்த தரநிலைகள் குறைந்தபட்ச செயல்திறன் அளவுகோல்கள், சோதனை நெறிமுறைகள் மற்றும் பாதுகாப்புத் தேவைகளைக் குறிப்பிடும்-குறிப்பாக ஆர்கானிக் பிசிஎம்களுடன் தீ பாதுகாப்புக் கவலைகள் முக்கியமானவை.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

கரிம மற்றும் கனிம பிசிஎம்களுக்கு என்ன வித்தியாசம்?

ஆர்கானிக் பிசிஎம்கள் (பாரஃபின்கள், கொழுப்பு அமிலங்கள்) நிலையான சைக்கிள் ஓட்டுதல் செயல்திறன் மற்றும் குறைந்தபட்ச சூப்பர் கூலிங்கை வழங்குகின்றன, ஆனால் குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் கொண்டவை. கனிம பிசிஎம்கள் (உப்பு ஹைட்ரேட்டுகள், உலோகங்கள்) அதிக கடத்துத்திறன் மற்றும் மறைந்த வெப்பத்தை வழங்குகின்றன, ஆனால் அவை சூப்பர் கூலிங் மற்றும் கட்டம் பிரிப்பை அனுபவிக்கலாம். விலை-அடிப்படையில், கரிமப் பொருட்கள் கிலோவுக்கு $2-8 வரை இருக்கும், அதே சமயம் தூய்மைத் தேவைகளைப் பொறுத்து கனிம பொருட்கள் கிலோவுக்கு $1-15 வரை இருக்கும். தேர்வு பயன்பாட்டு வெப்பநிலை, சைக்கிள் ஓட்டுதல் அதிர்வெண் மற்றும் வெப்ப மறுமொழி நேரத் தேவைகளைப் பொறுத்தது.

கட்டத்தை மாற்றும் பொருட்கள் எவ்வளவு காலம் நீடிக்கும்?

PCM longevity varies by type and operating conditions. High-quality paraffins maintain >10,000 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு 90% செயல்திறன். உப்பு ஹைட்ரேட்டுகள் பொதுவாக 1,000-3,000 நம்பகமான சுழற்சிகளை மாற்றுவதற்கு முன் அடையும். ஒரு நாளைக்கு 1 சுழற்சியுடன் பயன்பாடுகளை உருவாக்குவதில், இது 3-27 வருட சேவை வாழ்க்கைக்கு மொழிபெயர்க்கப்பட்டுள்ளது. இரசாயன முறிவு, கொள்கலன் அரிப்பு அல்லது படிப்படியான சொத்து மாற்றங்கள் மூலம் சீரழிவு ஏற்படுகிறது. PCM- கொள்கலன் சேர்க்கைகளின் சரியான தேர்வு சேவை வாழ்க்கையை கணிசமாக நீட்டிக்கிறது.

PCMகள் தீவிர வெப்பநிலையில் வேலை செய்ய முடியுமா?

பிசிஎம்கள் -50 டிகிரி முதல் +800 டிகிரி வரையிலான வெப்பநிலை வரம்புகளுக்குக் கிடைக்கும். குறைந்த-வெப்பநிலை பயன்பாடுகள் நீர்-கிளைகோல் கலவைகள் அல்லது பிரத்யேக ஆர்கானிக்ஸைப் பயன்படுத்துகின்றன. உயர்-வெப்பநிலை அமைப்புகள் உருகிய உப்புகள் அல்லது உலோகக் கலவைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. PCM உருகுநிலையை பயன்பாட்டுத் தேவைகளுக்குப் பொருத்துவது முக்கியமானது-பொதுவாக இலக்கு வெப்பநிலையில் 2-5 டிகிரிக்குள் PCTயைத் தேர்ந்தெடுப்பது. சில பயன்பாடுகள் பரந்த வெப்பநிலை வரம்புகளை மறைக்க அல்லது நிலைப்படுத்தப்பட்ட வெப்ப பதிலை வழங்குவதற்காக தொடரில் பல PCMகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.

கட்ட மாற்ற பொருட்கள் பாதுகாப்பானதா?

பாதுகாப்பு PCM வகை மற்றும் பயன்பாட்டைப் பொறுத்தது. உணவு-தர பிசிஎம்கள் (சில கொழுப்பு அமிலங்கள், பாலிஎதிலீன் கிளைக்கால்) நச்சுத்தன்மையற்றவை. பாரஃபின்கள் எரியக்கூடிய-தீ தடுப்புப் பொருட்கள் அல்லது உறைகள் இந்த அபாயத்தைக் குறைக்கின்றன. உப்பு ஹைட்ரேட்டுகள் பொதுவாக பாதுகாப்பானவை ஆனால் சில தோல் எரிச்சல். சரியான கட்டுப்பாடு கசிவு மற்றும் நேரடி தொடர்பைத் தடுக்கிறது. ஒழுங்குமுறை ஒப்புதல் பிராந்தியத்தின் அடிப்படையில் மாறுபடும்; எடுத்துக்காட்டாக, அமெரிக்காவில் உணவு தொடர்பு பயன்பாடுகளுக்கு FDA ஒப்புதல் தேவை. பெரும்பாலான வணிக PCM தயாரிப்புகள் கையாளுதல் வழிகாட்டுதல்களுடன் கூடிய பாதுகாப்புத் தரவுத் தாள்களை உள்ளடக்கியது.

முக்கிய ஆய்வக ஆர்வங்களிலிருந்து வணிக ரீதியாக சாத்தியமான வெப்ப மேலாண்மை தீர்வுகள் வரை கட்ட மாற்றப் பொருட்களின் பரிணாமம் செயலற்ற வெப்பக் கட்டுப்பாட்டு நன்மைகளின் வளர்ந்து வரும் அங்கீகாரத்தைப் பிரதிபலிக்கிறது. வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை மற்றும் ஆற்றல் திறன் ஆகியவை முன்னுரிமையாக இருக்கும் தொழில்களில் PCM ஒருங்கிணைப்பு தொடர்ந்து விரிவடைகிறது. செலவு மற்றும் ஆயுள் போன்ற சவால்களுக்கு தொடர்ந்து கவனம் தேவை, மறைந்திருக்கும் வெப்ப சேமிப்பகத்தின் அடிப்படை இயற்பியல் ஆற்றல் அமைப்புகள் உருவாகும்போது PCMகள் பொருத்தமானதாக இருப்பதை உறுதி செய்கிறது. எடை, சக்தி அல்லது நம்பகத்தன்மை கட்டுப்பாடுகள் காரணமாக வழக்கமான செயலில் உள்ள அமைப்புகள் நடைமுறைக்கு மாறான பயன்பாடுகளில் தொழில்நுட்பம் குறிப்பாக வலுவான மதிப்பை வழங்குகிறது{3}}PCM களை மாற்று குளிரூட்டும் முறை மட்டுமல்ல, குறிப்பிட்ட வெப்ப மேலாண்மை சவால்களுக்கான ஒரே சாத்தியமான தீர்வு.