隨著太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研究和應(yīng)用在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，儲熱材料的研究日益顯示出重要的現(xiàn)實意義。太陽能熱發(fā)電中所需要的儲熱材料必須具有高的儲熱密度，且能構(gòu)成緊湊的儲熱裝置結(jié)構(gòu)。然而，相變儲能技術(shù)之所以難于實現(xiàn)長期和穩(wěn)定的工程應(yīng)用，最重要的原因是采用的相變材料性能不高。

潛熱儲熱材料主要有無機鹽和金屬及合金。目前應(yīng)用于太陽能熱發(fā)電的中高溫儲熱材料主要是熔融鹽，如NaNO3等。美國的太陽2號塔式電站就是采用硝酸鹽作為儲熱材料。但熔融鹽類儲熱材料存在腐蝕性、毒性和不穩(wěn)定性等問題，容易造成熱交換管道及附屬設(shè)施的腐蝕。

據(jù)研究，富含Al、Si元素的二元或多元合金具有較高的儲熱密度，相變潛熱在400kJ/kg左右，同時還具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)且價格適中，是目前作為研發(fā)方向的比較理想的合金相變儲熱材料。與其它相變儲能材料相比，硅含量為7~24%的鋁硅合金作為相變儲能材料具有以下優(yōu)點：（1）相變溫度和相變潛熱較高。如含硅12.5%的鋁硅共晶合金的相變溫度為580°C，相變潛熱為490~510kJ/kg.。（2）成分和結(jié)構(gòu)的變化對其相變溫度和相變潛熱影響很小，一般相變溫度的變化在12℃之內(nèi)。（3）在反復(fù)熔化-凝固的熱循環(huán)過程中，氧化的影響很小。（4）在反復(fù)熔化-凝固熱循環(huán)后，相變潛熱的降幅較小，而相變溫度和過冷度基本保持不變。如A1-13%Si合金在經(jīng)過反復(fù)720次熔融-凝固熱循環(huán)后，其相變潛熱降幅只有10.5%，而相變溫度則基本保持穩(wěn)定。（5）鋁硅原料資源豐富，性價比較高。因此，鋁硅合金是很有希望的相變儲能材料。

相變儲能材料的性能指標主要反映在其單位質(zhì)量的儲熱量上。據(jù)測試，Al-7%Si合金單位質(zhì)量的儲熱量可達1066kJ/kg，相當可觀；其相變溫度為570~619℃。從實用角度看，單位體積的儲熱量更為重要。在這方面，含Cu、Zn較多的系列合金儲熱材料優(yōu)于其它成分的鋁合金儲熱材料。雖然Cu、Zn合金元素的添加實際上使儲熱材料單位質(zhì)量的相變潛熱下降，但由于提高了儲熱材料的密度，所以單位體積相變潛熱可以達到較高水平。據(jù)測試，Al-24.5%Cu-12%Mg-18%Zn合金單位體積的儲熱量可達3610J/cm3。另外，當合金中產(chǎn)生熔點較高的中間相時，相變溫度范圍會擴大。Mg、Zn的添加可以有效調(diào)節(jié)相變溫度，如Al-24.5%Cu-12%Mg-18%Zn合金的相變溫度范圍為460~624℃，這是合金中生成MgZn2的結(jié)果。

鋁基合金儲熱在高溫時的儲熱性能優(yōu)于無機鹽，且儲能容量大，熱導(dǎo)率和穩(wěn)定性良好，不足的是合金液態(tài)的化學(xué)活性較強，易與儲熱容器材料反應(yīng)。但總的來說，鋁基高溫相變儲熱材料在相變溫度、儲熱密度、使用壽命等方面均適合于大規(guī)模太陽能熱發(fā)電儲熱系統(tǒng)要求，并具有較好的綜合儲熱性能，在高溫儲熱方面具有廣泛的應(yīng)用前景。(一員)