显示用于向容器内PCM施加压力的活塞的实验装置；热源(加热垫)在底部。来源:伊利诺伊大学香槟分校格兰杰工程学院你有没有在头上盖一条湿毛巾来缓解夏日的炎热？如果是这样，你已经受益于相变材料(PCM):一种当它在物质的两种基本状态(如固态、液态或气态)之间转换时释放或吸收能量的物质。你的湿毛巾会让你凉爽，因为水是一种相变材料，当它蒸发时会吸收热量——换句话说，当它从液态转变为气态时。实验装置显示了用于向容器内的PCM施加压力的活塞；热源(加热垫)在底部。
PCM吸收和释放能量的能力最近引起了更多的关注，因为社会从化石燃料转向只能间歇获得的可再生能源。因为夜晚无法获得阳光，而且风力多变，我们无法在需要的时候捕捉到它们的能量；相反，我们需要储存它以备将来使用的方法。相变材料作为一种存储解决方案很有前途，但迄今为止，它们的使用受到了似乎难以解决的技术挑战的限制。
现在，正如刚刚发表在《自然能源》杂志上的一篇论文所详述的那样，一个主要的挑战已经通过一个非常简单的想法被克服了，为PCM在节能加热和冷却中的广泛使用打开了大门。
尼纳德·米利科维奇是论文的作者之一，也是第一作者陈武·傅的博士顾问，他解释说，任何热能储存(TES)系统都有两个重要的指标:“一个是能量密度，即每单位体积或每单位质量可以储存的能量；然后是...功率密度，即每单位体积或每单位质量从该系统中提取能量的速率。”两者的高水平都是期望的，但是大多数系统或者具有高能量密度但是低功率密度(例如，一块冰)，或者高功率密度但是低能量密度(例如，一块金属)。
“传统上，人们处理这一问题的方式——超过30、40年——是将两者混为一谈。他们所做的是制造复合材料，其中一些体积是金属或金属基质，以帮助导热并实现良好的功率密度，”他说。“但代价是它们失去了存储材料，因此在这个过程中牺牲了能量密度。”
“我们的方法所做的，”米利科维奇解释道，“是它完全解耦了两者，”即能量密度和功率密度。
他们的见解是，对熔化的PCM施加轻微的压力就可以解决这个问题，只要把PCM放在熔化它的热源旁边。
以前，为了实现从固体到液体的转变，使用固定热源来熔化相邻的PCM固定块。随着热量熔化PCM的近侧，PCM的“熔化前沿”远离热源，热源和收缩的PCM之间的距离越来越大，转化为功率密度越来越小，系统越来越低效。
文中讨论的实验证明了新方法的有效性。
米利科维奇说，新的解决方案受到了低技术观察的启发，即如果你按下它，你可以帮助一块黄油在热锅中融化，而不是仅仅把它扔进去等待。“我们在这方面的主要贡献不是花哨的材料或一些昂贵的系统！他说:“这其实很简单。
“研究人员长期以来一直对热储存感兴趣，但它尚未用于许多应用，”合著者威廉·金评论道。“我们真的需要高功率，以使其真正吸引人并适用于电动汽车、发电和数据中心等要求苛刻的应用。我们的工作使得以前不可能实现的高功率储热成为可能。”
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