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Mischung für die Lagerung von Wärmeenergie und Verfahren
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zu ihrer Herstellung Mit der zunehmenden Verwendung von Sonnenenergie
zum Heizen wird es absolut notwendig, Wärmeenergie zu speichern, um die überschüssige
Sonnenwärme, die während der Tageszeit verfügbar ist, während der Nacht oder an
trüben Tagen verwenden zu können. Die Verwendung von Schmelzwärmematerial für diese
Wärmespeicherung hat in neuerer Zeit zunehmend an Bedeutung gewonnen, da ein derartiges
Material billig ist und eine hohe Schmelzwärme pro Gewichtseinheit aufweist. Derartige
Schmelzwärmematerialien sollten in zweckmässiger Weise billig, in grossen Mengen
verfügbar und einfach in der Herstellung sein. Ferner sollten diese Materials lien
vorzugsweise nicht-toxisch, nicht-entflammbar, nicht-verbrennbar
und
nicht-korrosiv sein. Die billigsten verwendbaren Materialien sind grossvolumige
Chemikalien auf der Basis von Verbindungen von Natrium, Kalium, Magnesium, Aluminium
und Eisen.
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Vorzugsweise liegen die Materialien in Form von Salzhydraten sowie
ihren Eutektika vor. Die billigsten Materialien sind die Chloride, Nitrate, Sulfate,
Phosphate und Carbonate. Additive oder Modifizierungsmittel können zugesetzt werden,
beispielsweise Borate, Hydroxyde und Silikate. Von diesen billigen Salzhydraten
mit der höchsten Schmelzwärme, die darüber hinaus billigst und am wenigsten unverträglich
infolge unerwünschter Eigenschaften sind, seien folgende erwähnt: Chemische Schmelz-
Schmelz- Dichte, Verbindung punkt,"C wärme, g/cm3 kWh pro 450 g Kalziuttchlorid-Hexahydrat
CaCl2. 6H20 29-39 0,02198 1,634 Natriuncarbonat-Decahydrat Na2003.lOH2O 32-36 0,03106
1,442 Dinatriumphosphat-Dodecahydråt Na2HP04.12H20 36 0,03341 1,522 Kalziumnitrat-Tetrahydrat
Ca(NO3)2.4H2O 39-42 0,01758 1,826 Natriumsulfåt-Decahydrat Na2SO4.10H2O 31-32 0,03165
7,554 Natriumthiosulfat-Pentahydrat Na2S2O3. 5H20 48-49 0,02637 1,666 Bei ihrer
Verwendung werden diese Materialien gewöhnlich in verschlossene Behälter zusammen
mit einem Keimbildner eingebracht und- aufeinanderfolgenden Heiz- und Abkühlzyklen
auf Temperaturen oberhalb sowie unterhalb des Schmelzpunktes des Schmelzwärmematerials
ausgesetzt, um die gespeicherte Wärme oder Kälte auszunützen.
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Die Notwendigkeit für Keimbildner wird in der US-PS 2 667 664 beschrieben.
Dort wird angegeben, dass ein geeigneter heterogener Keimbildner Borax (Natriumtetraborat-Decahydrat)
in kleinen Mengen von ungefähr 2 bis ungefähr 5 % sein kann. Diese Keimbildner bewirken
die
erforderliche Impfung zur Initiierung der Bildung von Kristallen und vermeiden dadurch
eine übermässige Abkühlung, die in flüssigen Lösungen beim Stehenlassen auftreten
kann. Andere bekannte Keimerzeugungsmethoden können zur Beschleunigung der Kristallisation
angewendet werden. Eine Kristallisation ist natürlich erforderlich, um die Schmelzwärme
des Materials auszunützen. Im Falle einer zu starken Abkühlung wird nur die spezifische
Wärme des Materials ausgenutzt. Die spezifische Wärme eines Materials ist weit geringer
als die Schmelzwärme, so dass die Notwendigkeit einer Keimbildung gegeben wird.
Wird Natriumtetraborat-Decahydrat (ein nahezu isomorphes keimbildendes Mittel) in
Kombination mit Na2SO4.lOH2O verwendet, dann ist es möglich, eine vollständige Kristallisation
in einer Schmelze dadurch zu erzielen, dass der Behälter nach Beginn der Kristallbildung
gelegentlich umgedreht oder geschüttelt wird. Bei einer Verwendung zur Speicherung
von Wärmeenergie ist es allerdings nicht immer zweckmässig oder möglich, die Behälter
zu schütteln.
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Ein anderes Problem, das bei der Verwendung von Schmelzwärmematerialien
auftritt, besteht darin, dass nach einigen Zyklen des Erhitzens und Abkühlens die
Flüssigkeit zu einem Abtrennen von dem Salzhydrat neigt, wobei Salzkristalle mit
geringerer Hydratation gebildet werden. Dabei wird ein wasserfreies Salz gebildet,
was einen entsprechenden Verlust an verfügbarer Schmelzwärme bedingt.
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Das Schmelzen von Natriumsulfat-Decahydrat sowie vieler anderer Salzhydrate
erfolgt teilweise inkongruent. Dies bedeutet, dass während des Schmelzens etwas
wasserfreies Natriumsulfat in seinem Kristallisationswasser in ungelöster Form zurückbleibt,
das während des Schmelzens freigesetzt wird Infolge seiner höheren Dichte sinkt
das Natriumsulfat in der gesättigten Lösung ab. Verfestigt sich die Mischung erneut
ohne mechanisches Mischen oder Rühren, dann vereinigt sich gelöstes Natriumsulfat
mit dem Kristallisationswasser
r diejenigen schweren Natriumsulfatkristalle
auf oder in der Nähe des Bodens des Behälters vereinigen sich jedoch nur mit Wassermolekülen
in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft, wobei feste Natriumsulfat-Decahydratkristalle
gebildet werden. Diese feste Schicht verhindert eine weitere Rekombination des restlichen
Natriumsulfats mit dem Rest des Kristallisationswassers. Aufgrund dieser Wirkung
bildet geschmolzenes Natriumsulfat-Decahydrat, wenn es sich ohne Rühren oder ohne
Additive verfestigt, drei verschiedene Schichten, und zwar eine Bodenschicht aus
weissen wasserfreien Natriumsulfat-Kristallen, wobei einige in Kristalle von Natriumsulfat-Decahydrat
eingebettet sind, dann eine grössere Zwischenschicht aus durchsichtigen Natriumsulfat-Decahydratkristallen
sowie auf der Oberseite eine Schicht aus einer flüssigen gesättigten Lösung. Die
zum Schmelzen dieses Salzes erforderliche Schmelzwärme beträgt 0,03165 kWh pro 450
g. Diese Wärme könnte erneut freigesetzt werden, wenn das Salz während der Verfestigung
durch Rühren oder durch geeignete Additive homogenisiert werden könnte. Während
des Kühlens (ohne Homogenisieren oder Rühren) ist die Wärmefreisetzung gering, da
ein Teil des Sediments nicht erneut sein Kristallisationswasser gewinnen kann. Ein
Teil der gesättigten Lösung bleibt in diesem Falle je nach der Löslichkeit des Salzes
zurück, wenn die Mischung abgekühlt wird. Eine Abscheidung und ein Absetzen des
Salzhydrats muss verhindert werden.
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Mit der Zeit sind verschiedene Eindickungsmittel in Wärmespeicherungsmischungen
als Additive mit dem Ziel eingemengt worden, ein Gel zu erzeugen, aus dem das Salzhydrat
sich nicht absetzt, und zwar auch nicht nach aufeinanderfolgenden Heiz- und Abkühlzyklen.
Viele verschiedene Eindickungsmittel wurden versucht, beispielsweise Holzspäne,
Zellstoff, Sägemehl, verschiedene Typen von zellulosehaltigen Mischungen sowie auch
ein organisches Material, das unter dem Warenzeichen "METHOCELL" in den Handel gebracht
wird,
ferner Stärke und organische Alginate. Anorganische Eindckungsmittel wurden ebenfalls
verwendet, wie Kieselgel, Diatomeenerde sowie andere feinteilige Kieselsäureprodukte.
Viele dieser Materialien funktionieren gut, jedoch nur während einer begrenzten
Anzahl von Zyklen. Einige der organischen Materialien werden langsam durch Bakterien
oder durch eine Enzymwirkung hydrolisiert oder zersetzt. In vielen Fällen kann eine
derartige Wirkung durch Zugabe kleiner Mengen Formaldehyd oder anderer geeigneter
Mittel verhindert oder verlangsamt werden. Holzspäne, Zellstoff oder dergleichen
haben sich nicht als ausreichend dauerhaft erwiesen. In der Mischung selbst gebildetes
Kieselgel hat sich als ein Hindernis im Hinblick darauf erwiesen, die Mischung in
Behälter einzufüllen, da dieses Material zu schnell eindickt.
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Eutektika der Salzhydrate werden zum Modifizieren des Gefrierpunktes
der verschiedenen Hydrate verwendet. Zum grössten Teil basieren die Eutektika auf
billigen Verbindungen, wie Natriumchlorid, Ammoniumchlorid, Kaliumchlorid sowie
anderen bekannten Typen. Die meisten Eutektika erfordern auch ein Keimbildungsmittel
sowie ein Homogenisierungs- oder Eindickungsmittel, da sie dazu neigen, teilweise
nicht gleichzeitig zu schmelzen. Das Homogenisierungsmittel verhindert das Absetzen
der wasserfreien Komponenten mit höherer Dichte.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Beseitigung der Nachteile der
bisher bekannten Schmelzwärmemischungen. Durch die Erfindung soll ein verbessertes
Schmelzwärmernaterial geschaffen werden, in welchem Wasser und das Salzhydrat eine
verminderte Neigung zum Trennen während des Gefrierens und Schmelzens zeigen. Ferner
soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Schmeizwärmemischungen geschaffen,
werden, wobei dieses Material in der gleiihren Weise wie kongruente Materialien
schmilzt.
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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. besteht eine
Mischung für die Speicherung von Wärmeenergie unter Verwendung der Schmelzwärme
eines Materials aus einem Salzhydrat, einem Keimbildner und einem Homogenisierungsmittel,
wobei das- Homogenisierungsmittel eine tonartige Substanz ist, die Tnixotropie zeigt.
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Die tonartige Substanz besteht aus Teilchen, die in ihrem Aussehen
lattenähnlich sind. Vorzugsweise wird ein Attapulgus-Typ-Ton verwendet.
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Eine bevorzugte Methode zur Herstellung einer Mischung zur Speicherung
von Wärmeenergie, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, besteht darin, Wasser
mit einer tonartigen Substanz, die eine Thixotropie aufgrund der Tatsache zeigt,
dass ihre Teilchen lattenähnlich sind, unter Bildung einer Ausgangsmischung zu-vermischen
und die Ausgangsmischung mit einem Salz unter Bildung des Hydrats zu vermischen.
Nach der Herstellung dieser Zubereitung stellt sie ein stabiles Suspenso-id dar,
das thixotrope Eigenschaften zeigt, wodurch alle Kristalle des Salzhydrats eingekapselt
werden und diese daran gehindert werden, auf den Boden des Behälters abzufallen
und auf diese Weise die Schmelzwärme zu vermindern. Eine derartige Mischung hindert
das Salzhydrat an einem inkongruenten Schmelzen, so dass sich das Salzhydrat nicht
von der Lösung abscheidet.
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Die erfindungsgemässe Mischung wirkt als Homogenisierungs- oder Eindickungsmittel
für Salzhydrat-Materialien, die für-.die Spei-~ cherung von Wärmeenergie verwendet
werden. Das Eindickungsmi.ttel verhindert die Wasserlösung an einera Abscheiden
von den Salz-@@@ kristallen infolge eines teilweisen inkongruenten Schmelzens der
Salzkristalle während aufeinanderfolgender Heiz- und KUBlzykvlen, die in typischer
Weise in derartigen Mater-ialien-ablau-fen,-wenn sie für die Speicherung von Wärmeenergie
verwendet werden. Salzhydrate, die für. die Speicherung von W§rmeenergie verwendet
werden
können, sind beispielsweise die vorstehend angegebenen.
Diese- bevorzugten Salzhydrate, die in der Praxis eine Schmelzwärme von mehr als
0,07465 kWh pro 450 g besitzen sollten, sind beispielsweise Kalziumchlorid-Hexahydrat,
Natriumcarbonat-Decahydrat, Dinatriumphosphat-Dodecahydrat, Kalz iumnitrat-Tetrahydrat,
Natriumsulfat-Decahydrat sowie Natriunthiosulfat-Pentahydrat. Man wählt diese Materialien
infolge ihrer relativ hohen Schmelzwärme (mehr als 0,01465 kWh pro 450 g) sowie
ihrer geringen Kosten. Die Mischung, welche derartige Salzhydrate zusammen mit einem
geeigneten Keimbildner, falls erforderlich eines bekannten Typs, enthält, wird hergestellt,
um die Lösung an einem zu starken Abkühlen anstelle einer Kristallisation während
der Kühlphase zu hindern.
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Vorzugsweise wird ein Salzhydrat mit einer Schmelzwärme von mehr als
00293 kWh pro 450 g (100 BTU per pound) verwendet (vgl. die obige Tabelle).
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Erfindungsgemäss wird ein einzigartiges Homogenisierungsmittel zur
Verhinderung des inkongruenten Schmelzens der S-alzhydrate während aufeinanderfolgender
Heiz- und Kühlzyklen verwendet. Das Homogenisierungsmittel gemäss vorliegender Erfindung
ist eine tonartige Substanz, die eine Thixotropie zeigt, und deren Teilchen eine
lattenähnliche Struktur besitzen. Alle der bekannten Keimbildner oder Keimbildungsvcrrichtungan
können in dieser Mischung-verwendet werden. Derartige Keimbildner sind beispielsweise
diejenigen Mittel, wie sie in der oben angegebenen US-PSbeschrieben werden.
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Im Falle von Natriumsulfat-Decahydrat wird ein heterogenes keimbildendes
Mittel, wie Natr iumtetraborat-Decahydrat ,. in kleinen Mengen von ungefähr 2 bis
ungefähr 5 %, wobei der bevor-zugte Bereich ungefähr 3 bis ungefähr 4 % beträgt,
verwendet, und zwar bezogen auf das Gewicht der gesamten Salze. Andere Keimbildner
können verwendet werden, ferner die Keimbildungsvorrichtung, wie sie in der DT-OS
(Patentanmeldung, die aur WIeìchen Tag wie die vorliegende Anmeldung unter dem BearbeitungszelChen
S/U 11-2 eingereicht worden ist) beschrieben werden.
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Die thixotropen Mittel oder Homogenisierungsmittel, die in dieser
Mischung eingesetzt werden, sind relativ billig. Es ist bekannt, dass thixotrope
Mittel stark fluide Suspensionen mit Wasser (oder anderen Lösungsmitteln) bilden,
während die Mischung gerührt oder bewegt wird. Andererseits dickt die Mischung beim
Ruhen ein, so dass ein Gel gebildet wird, und zwar gewöhnlich nach einer kurzen
Zeitspanne.
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Erfindungsgemäss wird ein tonartiges thixotropes Mittel verwendet,
dessen Teilchen eine lattenähnliche Struktur besitzen. Dieses Mittel ergibt eine
hohe kolloidale Stabilität in Gegenwart von Salzlösungen sowie anderen Elektrolyten.
Tone dieses Typs,.die für eine erfindungsgemässe Verwendung geeignet sind, sind
als Attapulgit, Polygorskit oder Sepiolit bekannt. Nachfolgend werden derartige
Tone als Attapulgit-Typ-Tone bezeichnet. Ein derartiger Attapulgit-Typ-Ton ist im
Handel unter dem Warenzeichen "Min-U-Gel 200" von der Floridin Company, Berkely
Springs, West Virginia, erhältlich. Dieses spezifische Material ist ein Kalziumsilikat-Hydrat,
das kleiner als 200 mesh ist. Attapulgit-Ton besitzt die chemische Formel (OH2)4
(OH) 2Mg5Si8O20. 4H2O. Aufgrund dieser theoretischen Formel ist Attapulgit ein wasserhaltiges
Magnesiumsilikat oder genauer gesagt, ein wasserhaltiges Aluminiummagnesiumsilikat,
da Aluminiumionen an die Stelle von Magnesiumionen und Siliciumionen in der Kristallstruktur
treten können. Die chemische Analyse zeigt das typische Vorliegen eines Aluminiumoxyds
(Al203). Eine typische chemische Analyse dieses Tons ist wie folgt: Oxyd Attapulgit
SiO2 57,85 Al 0 7,89 23 Fe 0 2,82 23 FeO MgO 13,44
Oxyd Attapulgit
CaO 0,30 K2O 0,08 Na2O 0,53 TiO H2 0-H2Q+ 16,95 Insgesamt 99,86 In struktureller
Hinsicht besteht Attapulgit aus einer Doppelkette aus Tetraedern aus Silicium und
Sauerstoff parallel zur langen Achse. Die Doppelkette ist durch eine in einem Abstand
vorgesehene Schicht aus Magnesiumatomen in 6-facher Kombination verknüpft. Die Ketten
bilden ihrerseits ein Netzwerk von Streifen, die miteinander längs der Ränder verbunden
sind. 8 Wassermoleküle sind in jeder Kristalleinheit enthalten. Attapulgit-Ton kann
als Bündel lattenförmiger Einheiten, die an ihren Längsrändern zusammengehalten
sind, veranschaulicht werden. Infolge dieser einzigartigen Struktur, d.h. infolge
der dreidimensionalen Ketten, kann Attapulgit-Ton nicht quellen wie beielsweise
Montmorillonit-Tone, die bahn- oder plattenähnlich sind. Ferner ergibt die Spaltung
parallel zu der 110-Ebene längs der Si--O--Si-Bindungen den Teilchen ein-lattenähnliches
Aussehen.
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-Wird der Ton in Wasser dispergiert, dann neigen die lattenförmigen
Einheiten zu einem Auftrennen zu kleineren Bündeln durch Spaltung längs dieser Ränder,
an denen die Latten miteinander verbunden sind. Der Aufspaltungsgrad ist eine Funktion
der Menge an Arbeit, welche die Disaggregation bedingt. Die einzelnen Latten können
getrennt werden, sie neigen jedoch dazu, in Bündeln zu verbleiben, die Heuhaufen
nicht unähnlich sind. Aufgrund dieser Tendenz, eine Heuhaufen-ähnliche Struktur
zu bilden, von der man annimmt, dass
sie Attapulgit-Tonen ihre
ungewöhnlichen Eigenschaften verleiht, sind diese Tone besonders geeignet für eine
Verwendung für Schmelzwärmemischungen. Die Heuhaufenstruktur hält die Oberflächenstütze
der Kristalle aufrecht. Es ist die ungewöhnlich grosse Oberfläche, die Attapulgit
eine derartig hohe Adsorption verleiht. Diese grosse Oberfläche zusammen mit der
Bündelungsneigung verleiht Attapulgit seine Eigenschaften. Die Oberfläche von im
Handel erhältlichen Attapulgit-Qualitäten schwankt von 210 m2/g bis herab zu 125
m2/g. Attapulgit kann bis zu 200 % seines eigenen Gewichtes an Wasser aufnehmen.
Es ist die Oberfläche, welche die Wassermoleküle anzieht und es dem Ton ermöglicht,
seine kolloidalen Eigenschaften sogar in Gegenwart von Elektrolyten beizubehalten.
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Lattenähnliche Tone weisen viele vorteilhafte rheologische Eigenschaften
auf, die sie besonders geeignet für die erfindungsgemässen Zwecke machen. Dissoziieren
die lattenähnlichen Kristalle unter Bildung eines willkürlichen Gitters, dann schliesst
dieses Flüssigkeit zur Erhöhung der Viskosität des Systems ein. Sie können sowohl
Frischwasser als auch-Salzwasser eindicken. Ihre Suspensionen sind thixotrop und
besitzen eine hohe Viskosität sogar bei niedrigen Konzentrationen. Die Viskosität
ihrer Suspensionen kann durch Additive, Dispergiermittel in wässrigen Systemen sowie
grenzflächenaktive Mittel in nicht-wässrigen Medien modifiziert werden.
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Einetypische Attapulgit-Latte besitzt eine Länge von ungefähr 1 »,
eine Breite von ungefähr 0,01 p und eine Dicke von ungefähr 50 bis 100 A. Das Verhältnis
Länge:Dicke der Latte ist ungefähr 1000, während das Verhältnis Länge:Breite der
Latte ungefähr 100 ausmacht.
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Chemisch werden Attapulgit-Tone in kolloidaler Suspension, wie erwähnt,
gewöhnlich nicht durch Salze beeinflusst. Sie werden
nicht ausgeflockt.
Viele andere Elektrolyte, insbesondere solche Salzhydrate, wie sie als Schmezwärmematerialien
verwendet werden, üben ebenfalls eine geringe Wirkung aus.
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Gemäss einer bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsform wird ein
Schmelzwärmematerial hergestellt, das stabil ist und kongruent sogar über viele
Heiz- und Abkühlzyklen (Schmelzen und Kristallisieren) schmilzt, so dass die Schmelzwärme
des Materials zur Speicherung von Wärme oder Kälte verwendet werden kann. Als erste
Stufe dieser Methode wird Wasser kräftig mit Attapulgit-Ton, dem thixotropen Mittel,
unter Bildung einer Ausgangsmischung vermischt. Es ist oft zweckmässig, die Ausgangsmischung
während einiger Stunden stehen zu lassen und erneut in Intervallen zu vermischen.
Anschliessend wird ein Keimbildner, wie Borax, in feinkristalliner Form der Mischung
zugesetzt. Dann wird gründlich gerührt, worauf das erhaltene Produkt mit der erforderlichen
Menge an Salzhydrat vermischt wird, beispielsweise mit Natriumsulfat-Decahydrat.
Eine Keimbildungsvorrichtung, wie sie in der genannten DT-OS beschrieben wird, kann
verwendet werden wobei gegebenenfalls der Keimblldner weggelassen werden kann.
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Die erhaltene-Mischung lässt sich einfach aus einem Tank oder Mischbehälter-unter
Rühren in die gewünschten Speicherungsrohre oder andere Speicherungssysteme ausgiessen.
Die gefüllten Speicherungsbehälter werden verschlossen. Die Mischung verfestigt
sich ziemlich schnell, nachdem sie nicht mehr gerührt wird, zu einem Gel.
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Die Behälter sind dann für eine Verwendung in einem Wärme und/oder
Kältespeicherungssystem eines bekannten Typs fertig. Wie bereits erwähnt wurde,
vermögen sie vielen Zyklen eines Erhitzens und Abkühlens unter gleichzeitigem Schmelzen
des Salzhydrats standzuhalten, so dass eine wirksame Erzeugung und Verwendung der
grossen Schmelzwärme des Salzhydrats erzielt wird.
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Beispiel Eine Wärmespeicherungsmischung wird erfindungsgemäss mit
folgender Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, hergestellt: 56 Teile Wasser,
7 bis 10 Teile Attapulgit-Ton (Min-U-Gel 200), 3 Teile Borax und 44 Teile Natriumsulfat-Decahydrat.
Diese Mischung wird mehr als 100 aufeinanderfolgenden Heiz- und Kühlzyklen unterzogen.
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Dies entspricht einer Verwendung von mehr als 5 Jahren, ohne dass
dabei irgendeine sichtbare Wasserabtrennung erfolgt. Die ganze Schmelzwärme des
Salzhydrats wird dabei verwendet, so dass diese Mischung ein sehr wirksames Wärmespeicherungsmaterial
ist.
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Die folgenden Experimente werden zur Gegenüberstellung zu dem vorstehenden
erfindungsgemässen Beispiel durchgeführt.
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a) Die zur Durchführung des Beispiels eingesetzte Salzhydrat-Zubereitung
wird mit anderen Eindickungsadditiven getestet, wobei die Mischung alternierenden
Heiz- und Abkühlzyklen unterzogen wird.
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Bei der Durchführung eines Experiments besteht das Additiv aus Bentonit.
Dieser Ton wird in einer Menge von bis zu 10 Gewichts-% eingesetzt. Eine Flüssigkeitsabtrennung
wird nach 8 Zyklen beobachtet.
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b) Bei der Durchführung eines anderen Experiments wird eine Asbestfaserpulpe
in Mengen von bis zu 10 Gewichts-% verwendet. Eine Abscheidung lässt sich nach 5
Zyklen beobachten.
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c) In einem weiteren Falle wird ein Ton, der keine lattenähnlichen
-Teilchen aufweist, in Mengen bis zu 10 Gewichts-% getestet. Obwohl der Ton ein
ausgezeichnetes Eindickungsmittel ist, ist er nicht in der Lage, eine Trennung in
einem gewissen Ausmaß nach 4 Zyklen zu verhindern.
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d) Bei der Durchführung einer weiteren Testreihe wurden einige der
teuereren organischen Mittel auf der Basis von Kelp-Extrakten verwendet. Sie ermöglichten
nahezu 100 Zyklen, ihre Verwendung ist jedoch dann unzuverlässig, wenn das Material
in geschmolzenem Zustand während längerer Zeitspannen gehalten wird.
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Eütektische Mischungen können ebenfalls mit dem gleichen thixotropen
Additiv gemäss vorliegender Erfindung zur-Speicherung von Kälte verwendet werden.-Eutektische
Mischungen der Salzhydrate besitzen einen tieferen Gefrierpunkt als das typische
Salzhydrat und sind daher in der Lage, Kälte bei Temperaturen zu speichern, die
tief genug sind, um für Air-condition-Zwecke wirksam zu sein. In jedem Falle sollten
Dispergiermittel, Benetzungsmittel oder dergleichen mit entweder dem Salzhydrat
oder den eutektischen Mischungen der Salzhydrate verwendet werden. Eine derartige
Verwendung setzt die Menge an dem erforderlichen thixotropen Mittel herab und kann
in vielen Fällen die Kosten beträchtlich senken.
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Das Additiv zu Min-U-Gel 200, einer Attapulgit-Ton-Qualität, die von
der Floridin Co. -erhältlich ist, kann-unter Verwendung von Tetranatrium-Pyrophosphat
(TSPP), einem billigen und leicht verfügbaren Material, dispergiert werden. Das
Dispergiermittel wird in Mengen von 2 bis 3 Gewichts-% des eingesetzten Min-U-Gels-
verwendet. Das empfohlene Verfahren besteht darin, TSPP in der erforderlichen Menge
Wasser aufzulösen und dann Min-U-Gel zuzusetzen und schnell während einer kurzen
Zeitspanne zu rühren. Die Dispergierung erfolgt schnell, wobei die maximale Viskosität
prompt erhalten wird, ohne dass dabei die Notwendigkeit besteht, einige Stunden
zu mischen und stehen zu lassen, um das gleiche Ergebnis ohne- Verwendung von TSPP
zu erzielen.
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Was die eutektischen Mischungen betrifft, so zeigt die folgende Tabelle
einige Salze, die mit Natriumsulfat-Declahydrat zur Erzeugung von eingedickten Mischungen
gemäss vorliegender Erfindung verwendet werden. Die Tabelle zeigt die eingehaltenen
Molverhältnisse.
Eutektische Mischungen, die mit der eingedickten
Natriumsulfat-Decahydrat-Mischung verwendet werden können, enthalten folgende Verbindungen:
Schmelzpunkt der Zugesetzte eutektische Komponente, Eutektika Mol pro Mol Na2SO4.1OH2O
21-240C 0,5 bis 1,0 KNO3 (Kaliumnitrat 180C 1,0 NaCl (Natriumchlorid) 10-13"C 0,5
bis 0,75, jeweils NaCl + NH4Ci (Natriumchlorid + Ammoniumchlorid) 100C 1,0 NH4Cl
(Ammoniumchlorid) 40C 1,0 KCl (Kaliumchlorid) Im allgemeinen ist es vorzuziehen,
ungefähr 92 bis ungefähr 95 % des Salzhydrats oder der eutektischen Mischung mit
ungefähr 5 bis ungefähr 8 % des thixotropen Mittels zu verwenden. Der Keimbildner
kann entweder Borax oder eine keimbildende Vorrichtung sein, wie sie in der oben
erwähnten DT-OS beschrieben wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass die erfindungsgemäss
eingesetzten thixotropen Mittel zusammen mit den meisten anderen Salzhydraten verwendet
werden können, wobei Natriumsulfat-Decahydrat sowie die anderen namentlich genannten
Materialien nur bevorzugte Ausführungsformen darstellen, welche die Erfindung nicht
beschränken.
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Vorstehend- wurde die Verwendung von Attapulgit-Typ-Ton als Homogenisierungsmittel
mit Salzhydraten und eutektischen Mischungen davon für eine Verwendung als Schmelzwärmematerialien
zur Speicherung von Sonnenenergie beschrieben. Darüber hinaus wurden neue Methoden
zur Herstellung derartiger Mischungen erläutert.
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Es kommen viele Ausführungsformen der Erfindung in Frage. Viele Modifizierungen
der beschriebenen Ausführungsformen sind möglich.
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Alle genannten Materialien sind lediglich Beispiele und sollen die
Erfindung nicht beschränken.-