近期，《国家科学进展》（National Science Open，NSO）在线发表了深圳大学崔宏志教授团队的综述文章“Advancements and Challenges in Enhancing Salt Hydrate Phase Change Materials for Building Energy Storage: Optimization Methodologies and Mechanisms（面向建筑能源储存系统提升的水合盐相变储能材料研究进展与挑战：优化方法与机理研究）”。该综述全面调研了无机水合盐 PCMs 在建筑储能中应用所面临的诸多挑战，包括过冷问题、相分离问题、导热增强、相变温度调节以及腐蚀性等五个方面，并深入分析了不同改性方法对无机水合盐 PCMs 优化效果与作用机理。该文将收录于 NSO“低碳建筑能源系统”专题（Special Topic: Energy Systems of Low Carbon Buildings）。
建筑领域的能源消耗已达到了世界能源消耗总量的 45% 以上，其中超过 50% 的能源消耗是建筑运行能耗，并且随着建筑面积的持续增加和建筑热环境品质要求的不断提高，建筑能耗的占比还会进一步增加。为满足节能减排要求、实现“双碳”的国家战略目标，一方面，迫切需要发展可高效利用太阳能、地热能等可再生能源的低碳排放建筑；另一方面，需要提高能源的利用效率，减少能源浪费，比如高效回收利用工业余热/废热，变废为宝。建筑领域中高效利用太阳能、地热能、工业余热/废热等能源，面临着能量储存以及能量供需在时间、空间不匹配等技术难题。
相对于传统的显热性材料，相变储能材料（PCMs）是一类利用相变潜热存储或释放热能的材料，具有储能密度大、蓄放热过程近似等温等优点。将 PCMs 与建筑中的不同系统有效结合，可以充分发挥其相变潜热存储或释放热能的特性，提高太阳能、地热能等可再生能源在建筑领域中的利用率，达到节约建筑运行能耗和减少碳排放的目的。
与有机相变储能材料相比，无机水合盐 PCMs 具有成本低、导热高以及防火等优点，更具有广阔的应用前景。然而，在实际工程应用中，无机水合盐 PCMs 仍需克服几大挑战。首先，无机水合盐 PCMs 的成核能力较差，难以在理论结晶温度凝固，需要更低温度的驱动力以克服成核势垒（过冷）。其次，随着冷热循环次数的增加，无机水合盐 PCMs 中盐组分与水之间会发生相分离现象，导致盐组分逐渐在底部积聚形成难以溶解的固体盐块，从而使得无机水合盐 PCMs 的储能性能失效。此外，无机水合盐 PCMs 的导热系数相对较低，难以实现快速的热交换。最后，无机水合盐 PCMs 对金属材料具有一定的腐蚀性，导致金属封装泄漏和金属翅片腐蚀。
据现有研究表明，纳米材料可为无机水合盐 PCMs 提供无数的成核位点，且其尺寸大小与无机水合盐 PCMs 的临界成核直径相近，可显著降低无机水合盐 PCMs 异质成核势能。其次，采用增稠、凝胶化、多孔载体吸附以及微胶囊化等技术已被证明有效解决无机水合盐 PCMs 相分离的问题。不仅如此，相较于零维、一维或二维材料（如纳米氧化铝、碳纳米管以及石墨烯等），三维高导热材料（包括碳化硅泡沫材料、碳基气凝胶以及金属泡沫材料）具有更好的连通性，且无需分散处理，更适用于无机水合盐 PCMs 的传热增强。此外，通过调整不同盐组分及比例，可以实现对无机水合盐 PCMs 相变温度的定制化设计，尽管新组分盐的添加通常会降低无机水合盐 PCMs 的储能密度。最后，该综述通过对现有案例的分析，阐述了无机水合盐 PCMs 在建筑不同储能系统中的应用效果，并对无机水合盐 PCMs 的发展瓶颈及未来研究方向进行了深入讨论，为相关领域的研究人员提供了宝贵的见解。
