全球经济的快速发展导致对能源的需求快速增长，如今能量储存已成为可再生能源技术体系的重要组成部分。其中，热能储存系统（Thermalenergystoragesystem，TESS）是通过加热或冷却存储介质来储存热能，以便在以后的时间里可以使用储存的能量来为加热和冷却提供能源。热能储存技术在建筑物和工业过程中使用，可以提高整体效率和可靠性，并能得到更好的经济效益，减少投资和运行成本，减少环境污染，减少碳的排放。
光热电站储热系统
储热系统一般是将热量存储在储热介质中，高能量密度和高放热吸热效率是所有储热系统的理想特性。从目前世界研究的方向来看，热量存储一般可以分为显热储存、潜热储存和化学储存这三种方式。
其中显热储存材料在能量释放过程中温度不能保持稳定，而且在热交换中热损失较高，不能长期保存热量，且蓄热能力较低，不能满足如今的工业要求；化学储热是利用储热材料可逆吸热/放热反应过程来储存和释放热量，尽管这种方法储热能力比较好，热损失比较小，但是要面临储热材料对设备的腐蚀、传热和传质能力差和材料开发难等问题，限制了实际应用；潜热储存技术是利用相变材料在相变过程中吸收或释放热量，从而进行热量交换，弥补了显热储存不能长期保存热量的缺点，而且储能密度较大，没有化学反应的发生，不会对生态环境造成危害。
相变材料热量交换特性
因此在储热领域最有前景的便是潜热储存，不仅可以解决热能在时间和空间上不匹配的问题，而且还可以应用于纺织、建筑和航天等领域。
相变材料的种类一、按相变化分类按蓄热过程中相的变化可分为固-固、固-液、固-气和液-气相变材料。由于固-气和液-气相变材料在相变过程中体积变化很大，对储热设备要求高，通常不易在实际中应用。
1固-固相变材料固-固相变材料主要包括多元醇类（季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷等）、无机盐类（Li2SO4、KHF2等）和有机高分子类（高密度聚乙烯等）。
固-固相变材料是通过物质晶体结构的转换来吸收和释放热量，在转换过程中不存在相态的变化，所以体积变化小，没有过冷和泄露等问题，但是不适合与其他材料进行复合，否则会影响晶体结构的转换，降低材料的储热能力，不适合大规模应用。
2固-液相变材料固-液相变材料凭借材料来源广泛、价格低廉、较高相变潜热等优点逐渐成为研究的热点，主要包括高级脂肪烃类（正十六烷、正十八烷、石蜡等）、脂肪酸及其酯类（硬脂酸、棕榈酸等）、结晶水合盐类（Na2SO4·10H2O、Mn(NO3)2·6H2O等）、熔融盐类（LiF、NaF、CaF2等）、金属及合金类（铅-锡合金等）和高分子类（聚乙二醇等）。
储热相变材料
二、按材料成分分类按相变材料的成分可以分为有机、无机、共晶相变材料。
1有机相变材料有机相变材料可以在不发生相分离的情况下多次熔化和凝固，且在结晶的时候有很小或者没有过冷度，通常不具有腐蚀性，一般分为石蜡类（烷烃类及其混合物）和非石蜡类（脂肪酸、醇类、脂类等及其衍生物）。
在实际应用中，考虑到成本问题，大多采用工业石蜡，有机相变材料物理化学性质稳定，具有过冷度小、相变潜热较大、热稳定性好等优点，但是导热系数较小，传热能力较差。
2无机相变材料无机相变材料主要被应用于低温和高温环境中，包括结晶水合盐类、熔融盐类（硝酸盐、碳酸盐、卤化物等）、金属类。其中因水合盐相变过程容易因各组分密度不一致发生相分离，限制了其应用；熔融盐一般用于工业余热的回收和航天领域；金属类一般由低熔点金属及其合金组成，它们具有很高的相变焓值、良好的热稳定性及其高导热能力，可以被用于发电厂回收余热或存储热量。
3共晶相变材料共晶相变材料一般是具有相似或一致熔点和凝固点的材料组合，包括无机-无机、有机-有机或者无机-有机相变材料的二元或多元共晶体系，通过混合多种相变材料克服单一相变材料的缺点，使其更好地应用于实际情况。
相变材料的增强导热方法除了相变材料的储能密度、相变温度，相变材料的导热性能也是评价相变材料重要性能之一。对于大多数相变材料（尤其是有机相变储能材料）而言，其导热系数往往都很低，影响实际使用效果，因此需要增强相变材料的导热率。
一、添加纳米材料增强导热增强相变材料导热率的一种方法是在储热系统中使用纳米材料或者高导热材料，例如纳米颗粒（铜、氧化铜、铝、二氧化硅等）、纳米片、纳米线、纳米管和纳米纤维等。
以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或金属氧化物粒子，形成新的强化传热介质。纳米流体导热系数增大的原因，一是固体颗粒的加入改变了基础液体的结构，增强了混合物内部的能量传递过程，使得导热系数增大；二是纳米粒子的小尺寸效应，使得粒子与液体间有微对流现象存在，这种微对流增强了粒子与液体间的能量传递过程，增大了纳米流体的导热系数。
二、导热材料复合将高导热材料与相变材料进行复合是提高相变材料导热的另一种方法，最常见的是利用石墨、石墨烯、碳纤维等与相变材料进行复合。
1碳纤维碳纤维具有导热系数高（约为10~W/mK）、比重小、高张力、高弹性和热膨胀系数等优点，能与绝大多数相变材料相容，耐腐蚀能力较强，且纤维直径很小，有利于在材料中均匀布置，作为强化传热物质一直备受研究者