有些相變材料，在室溫下會(huì)凍結(jié)，這可以徹底改變儲(chǔ)能技術(shù)，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(xué)（University of Washington）校園內(nèi)一幢嶄新的大樓即將融化。
這不是設(shè)計(jì)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(huì)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(jì)劃讓分子工程學(xué)系搬進(jìn)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(dāng)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(jìn)的材料科學(xué)，以及高昂的能源成本，正在促進(jìn)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(chǔ)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(chǔ)材料，因?yàn)樗鼈兛梢晕栈蜥尫糯罅磕芰?，同時(shí)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(chǔ)來自太陽的熱量。相變材料非常有用，因?yàn)樾枰芰看蚱圃又g的分子鍵，物質(zhì)才能融化，而釋放能量時(shí)，分子鍵會(huì)形成，這是因?yàn)槲镔|(zhì)凝固。
華盛頓大學(xué)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(huì)“充電”，窗口會(huì)自動(dòng)打開，室外寒冷的空氣灌進(jìn)大廈。這種固體凝膠第二天融化時(shí)，會(huì)吸熱。這種想法就相當(dāng)于使用厚的混凝土或土坯墻，用以降低室內(nèi)溫度波動(dòng)，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(shí)溫度測定，來源：相變能源方案公司
最近，技術(shù)研究公司勒克斯研究公司（Lux Research）的報(bào)告預(yù)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(shí)，其他一些應(yīng)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?jǐn)?shù)據(jù)中心冷卻。今天的高性能服務(wù)器農(nóng)場發(fā)出的熱量，可以壓倒最先進(jìn)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(gè)近兩倍多的計(jì)算機(jī)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(huì)融化，當(dāng)他們停止運(yùn)動(dòng)，儲(chǔ)存的熱量就會(huì)緩慢釋放，給他們溫暖，因?yàn)樗麄円湛此麄兊哪寥骸，F(xiàn)在，有100多個(gè)家庭使用這種材料，屬于部分正在進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目還包括床輥，在白天灶烹時(shí)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(gè)地球設(shè)計(jì)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(chǔ)能，也可以促進(jìn)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(chǔ)存熱量。這使電廠可以在沒有陽光照射時(shí)發(fā)電，但需要大量的液體和大型絕緣儲(chǔ)存設(shè)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(chǔ)材料，約減少三分之二。該公司目前正在測試一種原型。
