O que é material de mudança de fase – PCM – Definição

Material de mudança de fase

Os materiais de mudança de fase (PCM) são materiais de armazenamento de calor latentes. É possível encontrar materiais com um calor latente de fusão e temperatura de fusão dentro da faixa desejada. O PCM a ser usado no projeto de sistemas de armazenamento térmico deve obter propriedades termofísicas, cinéticas e químicas desejáveis.

Propriedades termo-físicas

• Temperatura de transição de fase adequada para a aplicação específica.
• Alto calor latente de transição de fase para ocupar o volume mínimo possível. .
• Temperatura de fusão na faixa de temperatura operacional desejada.
• Calor específico alto para fornecer armazenamento de calor sensível significativo adicional.
• Alta condutividade térmica, a fim de minimizar o gradiente de temperatura e auxiliar no carregamento e descarregamento de energia dos sistemas de armazenamento.
• Pequenas alterações de volume na transformação de fase e pequena pressão de vapor em temperaturas operacionais para reduzir o problema de contenção.

Propriedades cinéticas

• Alta taxa de nucleação para evitar super-resfriamento da fase líquida.
• Alta taxa de crescimento de cristais, para que o sistema possa atender às demandas de recuperação de calor do sistema de armazenamento.

Propriedades quimicas

• Materiais não tóxicos, não inflamáveis ​​e não explosivos por razões de segurança.
• Estabilidade química a longo prazo e ciclo completo de fusão / congelamento reversível.
• Sem degradação após um grande número de ciclos de congelamento / fusão.
• Baixa corrosividade

Finalmente, o material deve ser abundante, disponível e barato para ajudar na viabilidade do uso do sistema de armazenamento.

Há um grande número de PCMs, eles podem ser divididos em três grupos:

• PCMs orgânicos
• PCMs inorgânicos
• PCMs eutéticos

Como exemplo, o armazenamento de energia térmica pode ser usado na concentração de centrais solares (CSP), em que a principal vantagem é a capacidade de armazenar energia com eficiência, permitindo o envio de eletricidade por um período de até 24 horas. Em uma planta de CSP que inclui armazenamento, a energia solar é usada primeiro para aquecer o sal fundido ou o óleo sintético para armazenar energia térmica em alta temperatura em tanques isolados. Mais tarde, o sal fundido a quente é usado na produção de vapor para gerar eletricidade pelo turbo gerador a vapor, conforme a necessidade. O uso de calor latente e calor sensível na concentração de usinas de energia solar é possível com a entrada térmica solar de alta temperatura. Várias misturas eutéticas de metais, como alumínio e silício (AlSi12), oferecem um alto ponto de fusão (577 ° C) adequado para a geração eficiente de vapor.