有些相變材料，在室溫下會凍結(jié)，這可以徹底改變儲能技術，冷卻太熱的東西，隨后再使它們變暖。來源：相變能源方案公司
太陽升起來了，西雅圖（Seattle）華盛頓大學（University of Washington）校園內(nèi)一幢嶄新的大樓即將融化。
這不是設計上有缺陷：封裝在墻壁和天花板內(nèi)的，是一種凝膠，這種凝膠在夜間凝固，在白天會變暖融化。這被稱為相變材料（PCM：phase change material），這種凝膠有助于減少所需能量，給大廈辦公用房制冷，計劃讓分子工程學系搬進去，本月完工后就搬入，可減少能耗98％。
相變材料封裝在外墻內(nèi)，來源：相變能源方案公司
當然，相變材料并不是都要這樣高科技。我們一直在使用冰，這種相變材料在0 °C融化，可給東西制冷，這已經(jīng)有幾千年了。但是，先進的材料科學，以及高昂的能源成本，正在促進開發(fā)一些相變材料，這些材料可作用于不同溫度，以給人們和貨物制冷或加溫，或儲存能量。
相變材料封裝在天花板內(nèi)，來源：相變能源方案公司
相變材料是一種有吸引力的能源存儲材料，因為它們可以吸收或釋放大量能量，同時保持接近恒定的溫度。“使冰融化需要同樣多的能量，就像把等體積的水加熱到82°C一樣，”簡安•科斯尼（Jan Kosny）表示，他是馬薩諸塞州（Massachusetts）劍橋（Cambridge）弗勞恩霍夫可持續(xù)能源系統(tǒng)中心（Fraunhofer Center for Sustainable Energy Systems）的，三十年前，他就開始探索潛在的相變材料，他研究蜂蠟，用某種方法存儲來自太陽的熱量。相變材料非常有用，因為需要能量打破原子之間的分子鍵，物質(zhì)才能融化，而釋放能量時，分子鍵會形成，這是因為物質(zhì)凝固。
華盛頓大學大廈中的這種生物相變材料（bioPCM）凝膠，來自植物油，每天晚上都會“充電”，窗口會自動打開，室外寒冷的空氣灌進大廈。這種固體凝膠第二天融化時，會吸熱。這種想法就相當于使用厚的混凝土或土坯墻，用以降低室內(nèi)溫度波動，但只需要少量這種材料。“我們的生物相變材料有1.25厘米厚，但它的作用就像25厘米厚的混凝土蓄熱體，”彼得•浩華（Peter Horwath）說，他是相變能源方案公司（Phase Change Energy Solutions）的創(chuàng)始人，這家公司在北卡羅萊納州（North Carolina）阿什伯勒（Asheboro）。
采用相變材料的房間，晝夜24小時溫度測定，來源：相變能源方案公司
最近，技術研究公司勒克斯研究公司（Lux Research）的報告預測，建筑中使用相變材料，今天接近零，到2020年，將增長到年銷售額1.3億美元。
與此同時，其他一些應用不斷涌現(xiàn)。英國的星制冷公司（Star Refrigeration）是使用二氧化碳，二氧化碳相變，是在非常低的溫度下從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，這可以保持數(shù)據(jù)中心冷卻。今天的高性能服務器農(nóng)場發(fā)出的熱量，可以壓倒最先進的水冷卻系統(tǒng)。用管道注入二氧化碳，穿過熱交換器，這家公司最近證明，可以帶走個近兩倍多的計算機熱量，這是對比目前使用的系統(tǒng)而言。
在中國西部，有些相變材料來自酥油和本地植物油脂，可以幫助牦牛牧民御寒。這種材料封裝在塑料中，然后編織成傳統(tǒng)服裝。牧民出汗步行到高山牧場，這種材料會融化，當他們停止運動，儲存的熱量就會緩慢釋放，給他們溫暖，因為他們要照看他們的牧群?，F(xiàn)在，有100多個家庭使用這種材料，屬于部分正在進行的試驗項目，這些項目還包括床輥，在白天灶烹時可以加熱，晚上可以給人保溫。“一些家庭使用它們，開始看到了所需燃料用量的顯著差異，”蘇格特•弗蘭克（Scot Frank）說，他是同一個地球設計公司（One Earth Designs）的，這家公司也是在劍橋，就開發(fā)這種化合物。
利用相變材料儲能，也可以促進太陽能發(fā)電。今天的一些系統(tǒng)集中太陽熱能。是依靠液體鹽儲存熱量。這使電廠可以在沒有陽光照射時發(fā)電，但需要大量的液體和大型絕緣儲存設施。使用相變材料，德國制造商西格里碳素公司（SGL Carbon）說，可以減少所需的存儲材料，約減少三分之二。該公司目前正在測試一種原型。
