Qué es el material de cambio de fase – PCM – Definición

Los materiales de cambio de fase, PCM, que se utilizarán en el diseño de sistemas de almacenamiento térmico deben lograr propiedades termofísicas, cinéticas y químicas deseables. Ingenieria termal

Material de cambio de fase

Los materiales de cambio de fase (PCM) son materiales de almacenamiento de calor latente. Es posible encontrar materiales con un calor latente de fusión y temperatura de fusión dentro del rango deseado. El PCM que se utilizará en el diseño de sistemas de almacenamiento térmico debe lograr propiedades termofísicas, cinéticas y químicas deseables.

Propiedades termofísicas

  • Temperatura de transición de fase adecuada para la aplicación específica.
  • Alto calor latente de transición de fase para ocupar el mínimo volumen posible. .
  • Temperatura de fusión en el rango de temperatura de funcionamiento deseado.
  • Alto calor específico para proporcionar un almacenamiento adicional significativo de calor sensible.
  • Alta conductividad térmica para minimizar el gradiente de temperatura y ayudar a la carga y descarga de energía de los sistemas de almacenamiento.
  • Pequeños cambios de volumen en la transformación de fase y pequeña presión de vapor a temperaturas de operación para reducir el problema de contención.

Propiedades cinéticas

  • Alta velocidad de nucleación para evitar el sobreenfriamiento de la fase líquida.
  • Alta tasa de crecimiento de cristales, por lo que el sistema puede satisfacer las demandas de recuperación de calor del sistema de almacenamiento.

Propiedades químicas

  • Materiales no tóxicos, no inflamables y no explosivos por razones de seguridad.
  • Estabilidad química a largo plazo y ciclo de fusión / congelación reversible completo.
  • Sin degradación después de una gran cantidad de ciclos de congelación / fusión.
  • Baja corrosividad

Finalmente, el material debe ser abundante, disponible y barato para ayudar a la viabilidad del uso del sistema de almacenamiento.

Hay una gran cantidad de PCM, se pueden dividir en tres grupos:

  • PCM orgánicos
  • PCM inorgánicos
  • PCM eutécticos

Como ejemplo, el almacenamiento de energía térmica se puede utilizar en estaciones de energía solar de concentración (CSP), en las que la principal ventaja es la capacidad de almacenar energía de manera eficiente, lo que permite el envío de electricidad durante un período de hasta 24 horas. En una planta de CSP que incluye almacenamiento, la energía solar se usa primero para calentar la sal fundida o el aceite sintético para almacenar energía térmica a alta temperatura en tanques aislados. Más tarde, la sal fundida caliente se usa para la producción de vapor para generar electricidad mediante un turbogenerador de vapor según los requisitos. El uso de calor latente y calor sensible en la concentración de estaciones de energía solar es posible con el aporte térmico solar de alta temperatura. Diversas mezclas eutécticas de metales, como el aluminio y el silicio (AlSi12) ofrecen un alto punto de fusión (577 ° C) adecuado para la generación eficiente de vapor,

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