相変化材料
相変化材料(そうへんかざいりょう、phase-change material (PCM))は、相変化時に大きなエネルギーの放出または吸収を行い、利用可能な程度の発熱または冷却を行うことができる物質の総称である。
一般的に「相変化」とは、物質の状態の変化(例えば固体から液体、液体から気体への変化)のことを指す。また、ある結晶構造に適合する状態から別の結晶構造に適合する状態への変化のような、非古典的な物質の状態の変化を指す場合もある。固体から液体への変化、またはその逆の変化によって放出・吸収されるエネルギー、すなわち融解熱は、一般に顕熱よりも遥かに大きい。例えば、水の温度を1度上げるのに必要なエネルギーは約4.2J/gであるが、氷を溶かすのに必要なエネルギーは333.6J/gである。氷・水は古代から使われてきたPCMであり、少なくともアケメネス朝の時代から、冬に蓄えた氷を、夏に冷房のために使うということが行われてきた。
塩水和物(MxNy·nH2O)が使用される。
利点 体積あたりの潜熱蓄熱量が高い。 入手しやすく低価格である。 融点がはっきりしている。 熱伝導性が高い。 融解熱が高い。 不燃性。 持続可能性。
欠点 潜熱エンタルピーが大きく損なわれる、分解溶融(英語版)や相分離が起こるのを防ぐのが難しい。 金属など他の多くの材料に対して腐食性がある。これは、腐食しない材料とのみ組み合わせるか、非反応性プラスチックに少しずつPCMを封入することで解決できる。 混合物によっては体積変化が非常に大きい。 固体-液体相変化において過冷却が問題となる場合があり、くり返し使用すると使えなくなる可能性がある。