Was ist Phasenwechselmaterial – PCM – Definition

Die bei der Konstruktion von Wärmespeichersystemen zu verwendenden Phasenwechselmaterialien (PCM) sollten die gewünschten thermophysikalischen, kinetischen und chemischen Eigenschaften aufweisen. Wärmetechnik

Phasenwechselmaterial

Phase Change Materials (PCM) sind Latentwärmespeichermaterialien. Es ist möglich, Materialien mit einer latenten Schmelzwärme und Schmelztemperatur im gewünschten Bereich zu finden. Das beim Entwurf von Wärmespeichersystemen zu verwendende PCM sollte die gewünschten thermophysikalischen, kinetischen und chemischen Eigenschaften aufweisen.

Thermophysikalische Eigenschaften

  • Geeignete Phasenübergangstemperatur für die spezifische Anwendung.
  • Hohe latente Wärme des Phasenübergangs, um das minimal mögliche Volumen zu besetzen. .
  • Schmelztemperatur im gewünschten Betriebstemperaturbereich.
  • Hohe spezifische Wärme für zusätzliche spürbare Wärmespeicherung.
  • Hohe Wärmeleitfähigkeit, um den Temperaturgradienten zu minimieren und das Laden und Entladen der Energie der Speichersysteme zu unterstützen.
  • Geringe Volumenänderungen bei Phasenumwandlung und geringer Dampfdruck bei Betriebstemperaturen verringern das Einschlussproblem.

Kinetische Eigenschaften

  • Hohe Keimbildungsrate zur Vermeidung einer Unterkühlung der flüssigen Phase.
  • Hohe Kristallwachstumsrate, damit das System die Anforderungen an die Wärmerückgewinnung aus dem Speichersystem erfüllen kann.

Chemische Eigenschaften

  • Aus Sicherheitsgründen ungiftige, nicht brennbare und nicht explosive Materialien.
  • Chemische Langzeitstabilität und vollständiger reversibler Schmelz- / Gefrierzyklus.
  • Kein Abbau nach einer großen Anzahl von Gefrier- / Schmelzzyklen.
  • Geringe Korrosivität

Schließlich muss das Material reichlich vorhanden, verfügbar und billig sein, um die Machbarkeit der Verwendung des Speichersystems zu verbessern.

Es gibt eine große Anzahl von PCMs, die in drei Gruppen unterteilt werden können:

  • Organische PCMs
  • Anorganische PCMs
  • Eutektische PCMs

Beispielsweise kann der Wärmespeicher in konzentrierenden Solarkraftwerken (CSP) verwendet werden, bei denen der Hauptvorteil in der Fähigkeit besteht, Energie effizient zu speichern und den Stromversand über einen Zeitraum von bis zu 24 Stunden zu ermöglichen. In einer CSP-Anlage, die Speicher enthält, wird die Sonnenenergie zuerst zum Erhitzen der Salzschmelze oder des synthetischen Öls verwendet, um Wärmeenergie bei hohen Temperaturen in isolierten Tanks zu speichern. Später wird heißes geschmolzenes Salz zur Dampferzeugung verwendet, um Strom durch Dampfturbogenerator gemäß Anforderung zu erzeugen. Die Nutzung sowohl latenter als auch sensibler Wärme in konzentrierten Solarkraftwerken ist mit solarthermischem Hochtemperatureintrag möglich. Verschiedene eutektische Metallmischungen wie Aluminium und Silizium (AlSi12) bieten einen hohen Schmelzpunkt (577 ° C), der für eine effiziente Dampferzeugung geeignet ist.

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