热能储存技术能够解决能源供求关系在空间和时间上不匹配的矛盾,是提高能源利用效率的有效手段之一。相变储能具有储能密度大和储能过程近似等温的优点,目前已广泛应用在建筑节能、太阳能利用、余热废热回收和纺织服装等领域。脂肪酸因其相变潜热高、化学稳定性好、无相分离、无过冷等优点而成为目前最受关注的相变材料之一。然而,脂肪酸的相变温度较为单一、导热系数小和液态泄漏的缺陷影响了其应用。针对这些问题,本文通过共晶效应对脂肪酸的相变温度进行了调控,利用复合技术对其导热性能和液态泄漏性进行了改善,并借助通过无源和有源手段对单元中的传热性能进行了强化。首先,利用脂肪酸相变材料的低共熔效应对其相变温度进行调控。以热力学第二定律和相平衡理论推导出的低共熔理论计算公式为指导,制备了一系列脂肪酸二元、三元低共熔混合物,将脂肪酸的相变温度拓宽为18.61℃-68.54℃,且在每5℃的温度段内可以提供不同的相变材料选择。热物性能测试显示脂肪酸低共熔混合物具有与单一脂肪酸具有相似的热物性能,并具有良好的热可靠性。其次,利用三种不同结构高导热炭材料对脂肪酸的导热性能进行了增强。以棕榈酸-硬脂酸低共熔混合物(PA-SA)为相变材料,将不同含量的一维碳纳米管(CNTs)、二维石墨烯纳米片(GnPs)和三维膨胀石墨(EG)分别加入到PA-SA,研究了炭材料含量、结构和尺度对PA-SA复合相变材料性能的影响。结果表明,复合相变材料的相变温度因炭材料的加入而发生偏移,相变潜热随炭材料含量的增加而降低,导热系数随炭材料含量的增加而增加。三维结构EG的导热系数增强效果最优,当炭材料含量为8wt%时,CNTs、GnPs和EG分别将PA-SA的导热系数增强了 1.12、2.73和15.84倍。最后利用相变动力学揭示了不同炭材料对相变材料性能影响的机理。再次,利用多孔介质对相变材料的吸附性能制备定形复合相变材料以改善其液态泄露性。以相变温度适用于建筑节能的LA-PA-SA为相变材料,通过真空渗浸法分别制备了以膨胀珍珠岩(EP)、蛭石(VMT)和硅藻土(DMT)为基体的定形复合相变材料。BET结果显示由于EP、VMT和DMT的孔隙结构和孔径分布的不同,LA-PA-SA的最大含量分别为55wt%、50wt%和45wt%。FT-IR和XRD结果显示,LA-PA-SA与基体介质之间通过物理作用相互结合。DSC结果显示,LA-PA-SA/EP、LA-PA-SA/VMT和 LA-PA-SA/DMT 的相变温度和潜热分别为 31.8℃、30.6℃、31.5℃和 81.5J/g、75.8J/g、68.0J/g。定形复合相变材料具有良好的热可靠性和蓄能调温性能。然后,利用高导热多孔基体实现脂肪酸的定形和增强导热同步调控。以PA-SA为相变材料,蠕虫状多孔结构EG为支撑材料,制备了 PA-SA的含量高达92.86wt%的高导热定形复合相变材料。PA-SA/EG的熔化和凝固潜热分别为166.27J/g和166.13J/g,储能密度并没有因为膨胀石墨的引入而发生显著降低。TG测试结果显示,EG的加入有效抑制了 PA-SA的热分解和挥发,使其内具有很好的热稳定性。定形复合材料的蓄放热速率因EG的高导热性能而大大提高。最后,利用无源和有源手段对脂肪酸在相变单元中的传热进行了强化。在单元中设置“一”和“十”字结构的金属网格和翅片进行无源强化。由于金属网格和翅片的高导热性为PA-SA的导热提供了高导热通道,所以PA-SA的传热得到了强化,且“十”字结构强化传热效果优于“一”字结构,翅片结构强化效果优于网格。进一步通过超声波对PA-SA的传热进行有源强化研究。结果显示,在60W-150W范围内,超声波强化效果随着功率的增大而增强,随超声作用时间的增加而增强。超声波对相变材料传热强化作用机理使其在熔化的不同阶段加入时会产生不同的强化效果。对设有金属网格和翅片的相变单元进行超声波处理实验结果显示,两个强化手段综合作用可以对传热强化效果起到协同增强的作用。