Skip to main content
main-content

Tipp

Weitere Kapitel dieses Buchs durch Wischen aufrufen

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

8. Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit von Phasenwechselmaterialien

verfasst von : Johannes Goeke

Erschienen in: Thermische Energiespeicher in der Gebäudetechnik

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

share
TEILEN

Zusammenfassung

Die technische Weiterentwicklung der Speichertechnik mit Phasenwechselmaterialien war in den letzten Entwicklungsperioden auch immer von starken Bemühungen begleitet, die geringe Wärmeleitfähigkeit der Phasenwechselmaterialien durch Zusätze anderer Materialien zu erhöhen, da die Wärmeleitfähigkeit des Speichermaterials von außerordentlicher Bedeutung ist [1–23]. Es ist nicht trivial, die Wärme vom Wärmeübertrager zur kältesten Stelle im Speicher in einer angemessenen Geschwindigkeit zu transportieren. Dies wird thermodynamisch auch als Lade bzw. Entladedynamik bezeichnet. Der Transport geschieht in der Hauptsache durch Wärmekonvektion und Wärmeleitung. Im Fall von Flüssigkeiten wird die Wärmeübertragung durch die Konvektion unterstützt. Dort jedoch, wo ein Phasenwechsel stattfindet und das PCM erstarrt bzw. kristallisiert, bleibt die Wärmeübertragung auf die Wärmeleitung beschränkt. Da die Phasenwechselmaterialien eine schlechte Wärmeleitung besitzen, ist es in vielen Fällen erforderlich, die Entladedynamik durch Zusätze zum Phasenwechselmaterial zu verbessern.

Literatur
  1. Acem, Z., Lopez, J., Dei Barrio, E. P., KN03/NaN03 – Graphite materials for thermal energy storage at high temperature: Teil 1. Elaboration methods and thermal properties, Applied Thermal Engineering, 30/13 (2010), S. 1580–1585 View Article
  2. Cai, Y., Gao, C., et al., Influences of expanded graphite on structural morphology and thermal performance of composite phase change materials, Renewable Energy, 57 (2013), S. 163–170 View Article
  3. Ebert, H.P., et al., PCM-Demoprojekt I – Abschlussbericht, ZAE-Würzburg, BMWI-FKZ: 0327370 U (2008), ISBN 978-3-00024699-9
  4. Goeke, J., Ruhbach, K., Henne A., Messung der Phasenfrontgeschwindigkeit und der Energiespeicherung von PCM-Compoundmaterialien, HLH-Springer, 61/1 (2010), S. 49–53
  5. Hackeschmidt, K., Kehlifa, N., Girlich, D., Verbesserung der nutzbaren Wärmeleitung in Latentspeichern durch offenporige Metallschäume, KI Kälte-Luft-Klimatechnik, (2007) S. 33–37
  6. Hackeschmidt, K., May, R., Metallschaum-Latentspeicher für die Klimatisierung von Räumen, BHKS Almanach, (2010) S. 60–65, ( http://www.bhks.de/ )
  7. Jähnert, S., Melting and freezing of water in cylindrical silica nanopores, Phys. Chem., 10 (2008), S. 6039–6051
  8. Meinert, J., Ebermann, C., Titze, E., Zellulare Werkstoffe für innovative energietechnische Anwendungen, GI, (2018), S. 412–420
  9. Mehrali, M., Latibari, S.T., Mehrali, M., Simon, H., Metselaar, C., Silakhori, M., Shape-stabilized phase change materials with high thermal conductivity based on paraffin/graphene oxide composite, Energy Conversion and Management, 67 (2013), S. 275–282 View Article
  10. Mehrali, M., Latibari, S., Preparation and properties of highly conductive palmitic acid/graphene oxide composites as thermal energy storage materials, Energy, 58 (2013), S. 628–634 View Article
  11. Mettawee, E., Assassa, Ghazy, Thermal conductivity enhancement in a latent heat storage system, Solar Energy, 81/7 (2007), S. 839–845
  12. Mills A., Farid M., Selman J.R., Al-Hallaj S., Thermal conductivity enhancement of phase change materials using a graphite matrix, Applied Thermal Engineering, 26 (2006), S. 1652–1661 View Article
  13. Öttinger, O., PCM-Graphitverbundprodukte für Hochleistungswärmespeicher, SGL TECHNOLOGIES (Meitingen), ZAE Symposium – München, 4. – 5. März 2004
  14. Py X., Olives R., Mauran S., Paraffin /porous-graphite-matrix composite as a high and constant power thermal storage material. International Journal of heat and mass transfer, 44 (2001), S. 2727–2737 View Article
  15. Pincemina, S., Olives, R., Highly conductive composites made of phase change materials and graphite for thermal storage, Solar Energy Materials and Solar Cells, 92/6 (2008), S. 603–613
  16. Ristic, A., Zabukovec Logar, N, Henninger, S. K. [u. a.], The Performance of Small-Pore Microporous Aluminophosphates in Low-Temperature Solar Energy Storage, Advanced Functional Materials, 22/9 (2012), S. 1952–1957
  17. Schmitt, R., Öttinger, O., Steinmann, W. D. [u. a.], PCM-Graphite Latent Heat Storage Systems for lndustrial Process Heat Recovery, Advances in Science and Technology, 74 (2010), S. 259–265
  18. Sedeh, M.M., Khodadadi, J.M. Thermal conductivity improvement of phase change materials/graphite foam composites, Carbon, 60 (2013), S. 117–128 View Article
  19. Shaofei Wu, S., Yan, T., Kuai, Z., Pan, W., Thermal conductivity enhancement on phase change materials for thermal energy storage – Review, Energy Storage Materials, 25 (2020), S. 251–295
  20. Stritih, U., Heat transfer enhancement in latent heat thermal storage system for buildings, Energy and Buildings, 35 (2003), S. 1097–1104 View Article
  21. Veyhl, C., Fiedler, T., Jehring, U., Andersen, O., Bernthaler, T., Belova, V., Murch, G.E., On the mechanical properties of sintered metallic fibre structures, Materials Science and Engineering: A, 562/2 (2013), S. 83–88 View Article
  22. Velraj, R., Seeniraja, V., Hafner, B., Faber, C., Schwarzer, K., Heat Transfer Enhancement in a latent heat storage system, Solar Energy, 65 (1999), S. 171–180 View Article
  23. Zhang, S., Feng, D., Shi, L., et al., Review of phase change heat transfer in shape-stabilized phase change materials (ss-PCMs) based on porous supports for thermal energy storage, Renewable and Sustainable Energy Reviews 135 (2021), A. 110127
Metadaten
Titel
Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit von Phasenwechselmaterialien
verfasst von
Johannes Goeke
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-34510-5_8