Qu’est-ce qu’un matériau à changement de phase – PCM – Définition

Les matériaux à changement de phase, à utiliser dans la conception des systèmes de stockage thermique, doivent avoir les propriétés thermophysiques, cinétiques et chimiques recherchées. Génie thermique

Matériau à changement de phase

Les matériaux à changement de phase (PCM) sont des matériaux de stockage de la chaleur latente. Il est possible de trouver des matériaux avec une chaleur de fusion latente et une température de fusion dans la plage souhaitée. Le MCP à utiliser dans la conception des systèmes de stockage thermique doit avoir les propriétés thermophysiques, cinétiques et chimiques recherchées.

Propriétés thermo-physiques

  • Température de transition de phase adaptée à l’application spécifique.
  • Chaleur de transition de phase latente élevée afin d’occuper le volume minimal possible. .
  • Température de fusion dans la plage de température de fonctionnement souhaitée.
  • Chaleur spécifique élevée pour permettre un stockage supplémentaire important de la chaleur sensible.
  • Haute conductivité thermique afin de minimiser le gradient de température et d’aider au chargement et au déchargement de l’énergie des systèmes de stockage.
  • Des changements mineurs de volume lors de la transformation de phase et une faible pression de vapeur aux températures de fonctionnement réduisent le problème de confinement.

Propriétés cinétiques

  • Vitesse de nucléation élevée pour éviter la surfusion de la phase liquide.
  • Taux élevé de croissance des cristaux, de sorte que le système puisse répondre aux demandes de récupération de chaleur du système de stockage.

Propriétés chimiques

  • Matériaux non toxiques, ininflammables et non explosifs pour des raisons de sécurité.
  • Stabilité chimique à long terme et cycle de fusion / congélation réversible complet.
  • Aucune dégradation après un grand nombre de cycles de congélation / fusion.
  • Faible corrosivité

Enfin, le matériel doit être abondant, disponible et bon marché pour faciliter la faisabilité de l’utilisation du système de stockage.

Il existe un grand nombre de PCM, ils peuvent être divisés en trois groupes:

  • PCM organiques
  • PCM inorganiques
  • PCM eutectiques

À titre d’exemple, le stockage d’énergie thermique peut être utilisé dans les centrales solaires à concentration (CSP), dont le principal avantage est la capacité de stocker efficacement l’énergie, permettant la distribution d’électricité sur une période allant jusqu’à 24 heures. Dans une usine CSP qui comprend le stockage, l’énergie solaire est d’abord utilisée pour chauffer le sel fondu ou l’huile synthétique pour stocker l’énergie thermique à haute température dans des réservoirs isolés. Plus tard, le sel fondu chaud est utilisé pour la production de vapeur pour produire de l’électricité par un turbo-générateur de vapeur selon les besoins. L’utilisation de chaleur latente et de chaleur sensible dans les centrales solaires à concentration est possible avec un apport thermique solaire à haute température. Différents mélanges eutectiques de métaux, tels que l’aluminium et le silicium (AlSi12) offrent un point de fusion élevé (577 ° C) adapté à une génération efficace de vapeur.

 

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