蓄冷劑是一種由有機(jī)或（和）無機(jī)化合物組成的半透明（或不透明）的、粘稠膠狀混合物，可在低溫下吸收并儲存大量冷量，而在溫度較高時(shí)又能放出大量冷量，較長時(shí)間保持自身及周圍小范圍內(nèi)的低溫環(huán)境。
技術(shù)定義
蓄冷技術(shù)是是利用各種物理、化學(xué)、機(jī)械等有效手段將冷量儲存在蓄冷劑中，需要時(shí)再將儲存的冷量釋放出來的過程。通過該技術(shù)生產(chǎn)出來既能高效儲存冷量，又符合各種物理、化學(xué)要求的這種物質(zhì)稱之為蓄冷劑。
材料分類
儲能材料按儲能方式可分為三類：顯熱式、潛熱式和半潛熱式，顯熱型儲能材料在儲能的同時(shí)，無法控制環(huán)境溫度，而且儲能密度較低，裝置體積較大，因此應(yīng)用價(jià)值不高。半潛熱儲能是利用可逆反應(yīng)進(jìn)行熱量的吸收和釋放，儲能密度較大，但是技術(shù)復(fù)雜并且操作性不強(qiáng)，目前僅在太陽能領(lǐng)域受到重視，離實(shí)際應(yīng)用尚較遠(yuǎn)。潛熱儲能是利用材料在相變時(shí)吸收或者放熱來儲能或釋放的，這種材料不僅能量密度較高，裝置簡單、體積小等，而且材料近似恒溫，可以以此來控制體系的溫度。因此相變潛熱儲能應(yīng)用較為廣泛。
蓄冷劑分類
原理：在水中充分膨脹的聚乙烯醇和硼砂交聯(lián)反應(yīng)生成體形結(jié)構(gòu)，然后吸收大量水份膨脹成半透明易流動的凝膠。
制備需要的聚乙烯醇、硼砂、水的重量百分比為：
聚乙烯醇，3.5～4.0
硼砂，0.8～1.2
水，余量
步驟：
1.往帶有蒸汽夾套的反應(yīng)鍋按比例加入水和聚乙烯醇攪拌均勻后，邊攪拌邊加熱至50℃～55℃
2.按比例加入硼砂邊攪拌邊加熱至80℃～85℃，并在此溫度下保持20～30分鐘，再冷卻至30℃～35℃進(jìn)行包裝。
相變蓄冷劑
組成
相變蓄冷材料由多組分組成，包括主儲能劑、相變調(diào)整劑、防過冷劑、防相分離劑、誘發(fā)劑等。
通常從相變材料熱物性，化學(xué)、物理性能，以及經(jīng)濟(jì)性能對其進(jìn)行篩選，需要滿足的要求主要有：①合適的相變溫度，相變材料的熔化溫度應(yīng)該和蓄冷劑應(yīng)用要求相符合；②較大的相變潛熱，現(xiàn)在被認(rèn)為可能被采用的物質(zhì)，潛熱達(dá)200J/g以上；③合適的傳熱系數(shù)，這樣有助于熱量的吸收和釋放；④相變?yōu)榭赡嫦嘧儯^冷度小，性能穩(wěn)定；⑤無毒，對人體和環(huán)境無害；⑥較快的結(jié)晶速度和晶體生長速度；⑦貯熱密度較大；⑧原料易購，價(jià)格便宜。
現(xiàn)在篩選相變材料的方法都是利用現(xiàn)有的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行分類和混總，根據(jù)上述篩選原則，結(jié)合所選相變材料的使用環(huán)境，最終決定使用的相變物質(zhì)。這樣得到的相變材料一般為純物質(zhì)，具有恒定的相變點(diǎn)和相變熱，相變可逆性好，體系成分均一，有利于封裝等，但是也存在一些缺點(diǎn)，如相變點(diǎn)單一，應(yīng)用范圍窄，選擇匹配物少等。因此要拓展其應(yīng)用范圍，克服其相變點(diǎn)單一的缺點(diǎn)，研究具有相變點(diǎn)可調(diào)的相變材料的儲能系統(tǒng)。
主儲能劑作為相變材料最主要的組成部分，其選擇涉及物質(zhì)物理、化學(xué)性質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性的問題。一般食品包裝蓄冷劑的選擇原則為：無毒，最多微毒；價(jià)格便宜；相變溫度和相變潛熱都在要求范圍內(nèi)。
評價(jià)指標(biāo)
相變溫度：最好針對所要包裝的產(chǎn)品，蓄冷劑的相變點(diǎn)可調(diào)，因而實(shí)驗(yàn)中多選用水合鹽結(jié)晶材料。
相變潛熱：相變潛熱要高，才能吸收或者釋放更多的熱量。
過冷度：過冷是指液態(tài)物質(zhì)冷卻到“凝固點(diǎn)”時(shí)并不結(jié)晶，而須冷卻到“凝固點(diǎn)”以下的一定溫度時(shí)方開始結(jié)晶的現(xiàn)象，這樣液體的實(shí)際結(jié)晶溫度和理論結(jié)晶溫度之間的溫差即為過冷度。無機(jī)鹽類相變材料中，結(jié)晶水合鹽容易產(chǎn)生過冷這種不利因素，嚴(yán)重影響蓄冷劑的使用。為擴(kuò)大蓄冷劑的應(yīng)用范圍，需要找到有效減小蓄冷劑過冷度的方法，如加入微粒結(jié)構(gòu)與鹽類結(jié)晶物質(zhì)相類似的物質(zhì)作為成核劑，來達(dá)到有效成核的目的。
Onset溫度：即為樣品的凍結(jié)溫度，主要體現(xiàn)在差式掃描量熱法測測得的樣品的相變溫度和相變潛熱中。由于存在過冷現(xiàn)象，PCMs的Onset溫度和融解溫度存在一定的差距。所有水溶液的融解起始溫度均為其最低共熔點(diǎn)，但是在最低共熔點(diǎn)附近，相變材料并未大量吸熱，只有在Onset溫度之后才開始大量吸熱。但是在實(shí)際的研究中，把Onset溫度作為相變材料的融解溫度，研究才更有實(shí)際意義。
存在的問題
水合鹽結(jié)晶蓄冷劑通常存在兩個(gè)問題，過冷現(xiàn)象和相分離，這樣不利于蓄冷劑的生產(chǎn)及應(yīng)用，因而需要有效減少過冷現(xiàn)象的方法。同時(shí)，以鹽溶液為主儲能劑的相變材料在使用過程中，容易泄露等，還需要運(yùn)用合適的高吸水性樹脂（SAP）將鹽溶液固定，使之呈膠粘狀，從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
針對過冷現(xiàn)象，有兩種方法：一是加入微粒結(jié)構(gòu)與鹽類結(jié)晶物相類似的物質(zhì)作為成核劑；二是冷指法，操作簡單，行之有效。實(shí)驗(yàn)過程中，主要采用第一種方法，即加入成核劑，如1%SiO2和0.1%的CuS能較好減少氯化鉀溶液的過冷現(xiàn)象，3%硼砂能較好改善NaCl溶液的過冷現(xiàn)象。
用途
蓄冷劑的 用途主要有：
1.用于生化藥物、疫苗、獸藥、水果、河海鮮、食品等及需冷凍運(yùn)輸?shù)钠渌锲返?保冷運(yùn)輸；
2.可作醫(yī)院藥物儲存及對發(fā)熱頭痛、牙痛、精神疲勞止痛降溫和對痤瘡、美容等起到 輔助理療作用；
3.放入冰箱內(nèi)在停電時(shí)可 防止食物變質(zhì)腐敗和減少主機(jī)啟動次數(shù) 省電作用。
參考資料 >