DE2639176A1 - Keimbildner - Google Patents

Keimbildner

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DE2639176A1
DE2639176A1 DE19762639176 DE2639176A DE2639176A1 DE 2639176 A1 DE2639176 A1 DE 2639176A1 DE 19762639176 DE19762639176 DE 19762639176 DE 2639176 A DE2639176 A DE 2639176A DE 2639176 A1 DE2639176 A1 DE 2639176A1
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Geb Telkes Maria Telkes
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University of Delaware
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/0036Crystallisation on to a bed of product crystals; Seeding

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
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  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

  • Keimbildner
  • Die Erfindung betrifft das Erhitzen von Schmelzmaterialien und befasst sich insbesondere mit einem Keirnbildner für einen Einsatz in derartigen Materialien.
  • In den vergangenen Jahren ist viel Arbeit in Materialien investiert worden, die zum Speichern von Wärme und Kälte verwendet werden.
  • Diese Arbeit ist nahe verwandt mit der Verwendung von Solarenergie sowie anderen Energieformen zum Erhitzen und Abkühlen. Eine Wärmeenergiespeicherung ist dann besonders erwünscht, wenn man die überschüssige Tagessonnenwärme für eine spätere Verwendung bei Nacht und möglicherweise für eine Verwendung an trüben Tagen speichern will. Wärmespeicherungsmaterialien vermögen Wärmeenergie aufzunehmen oder abzugeben, und zwar als spezifische Wärme (fühlbar) oder als Schmelzwärme (latent), wobei auch beide Formen der Wärme speicherung in Frage kommen. In den meisten Fällen wird die Schmelzwärme von Materialien infolge der relativ hohen Wärmespeicherungskapazität pro Gewichtseinheit des Wärmespeicherungsmaterials verwendet.
  • Um für eine Wärmeenergiespeicherung geeignet zu sein, sollte ein Material vorzugsweise billig, in grossen Mengen verfügbar, leicht herstellbar und relativ nicht-toxisch sowie nicht-entflammbar, nicht-verbrennbar und nicht-korrosiv sein. Von den Materialien, welche diese Kriterien erfüllen, seien die grossvolumigen Chemikalien auf der Basis von Verbindungen von Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium, Aluminium und Eisen erwähnt. Vorzugsweise liegen diese Materialien in Form von Salzhydraten vor, wobei man sich die hohe Schmelzwärme der Hydratgruppen zunutze macht. In typischer Weise handelt es sich bei diesen billigen Verbindungen um Chloride, Sulfate, Nitrate, Phosphate und Carbonate oder Mischungen davon, während von Additiven oder Modifizierungsmitteln die Borate, Hydroxyde und Silikate erwähnt seien.
  • Von den Materialien, die sich als für diesen Zweck zufriedenstellend erwiesen haben, seien folgende Salzhydrate erwähnt: Chemische Ver- Schmelz- Schmelz- Dichte, bindung punkt, 0C wärme, g/cm3 kWh pro 450 g Kalziumchlorid-Hexahydrat CaCl2.6H2O 29-39 0,02198 1,634 Natriumcarbonat-Decahydrat Na2.CO. .1OHO 32-36 0,03106 1,442 23 2 Dinatriumphosphat-Dodeca- NU APO .12HO 36 0,03341 1,522 hydrat 2 4 2 Kalziumnitrat-Tetrahydrat Ca(NO ) .4HO 39-42 0,01758 1,826 32 2 Natriumsulfat-Decahydrat Na2SO4.10H2O 31-32 0,03165 1,554 Natriumthiosulfat-Penta- Na S O .5HO 48-49 0,02637 1,666 hydrat 223 3 Diese Wärmespeicherungsmaterialien schmelzen, wie bereits erwähnt wurde, bei bestimmten Temperaturen und speichern Wärmeenergie in form ihrer Schmelzwärme. Der Schmelzpunkt kann als Gleichgewichtskristallisationstemperatur charakterisiert werden, bei welcher die Flüssigkeit oder Schmelze und der Feststoff oder Kristall gemeinsam vorliegen. Allerdings können sich alle diese Materialien mit genau definierten Gleichgewichts-Kristallisationstemperaturen oder Schmelzpunkten zu stark unterhalb ihres tatsächlichen Schmel#-oder Gefrierpunktes abkühlen, was auch geschieht. In diesem Falle bleibt ihre latente Schmelzwärme solange latent, bis die Kristallisation einsetzt und beendet ist, so dass für eine Verwendung nur die spezifische Schmelzwärme zurückbleibt, die relativ gering ist.
  • Wenn auch ein zu starkes Abkühlen im allgemeinen durch eine spontane Kristallisation beendet wird, so setzt dennoch eine derartige Kristallisation gewöhnlich viele Grade unterhalb des tatsächlichen Schmelzpunktes ein. Aus diesem Grunde ist ein derartiges zu starkes Abkühlen im allgemeinen unerwünscht und wird gewöhnlich durch die Verwendung von Kristallkeimen oder Keimbildnern je nach Notwendig keit vermieden.
  • In einem Nucleation of Supersaturated Inorganic Salt Solutions überschriebenen Artikel von Dr. Maria Telkes, der in "Industrial and Engineering Chemistry", Band 44, Seite 1308, im Juni 1952 veröffentlicht worden ist, wird angegeben, dass eine Kristallisation aus übersättigten Lösungen durch heterogene Materialien katalysiert werden kann. Dies gilt dann, wenn die Kristallformender zwei Materialien ähnlich bezüglich Atomanordnung und Gitterabstand sind. Diese Erscheinung, die als Epitaxiebekannt ist, wird gemäss der US-PS 2 677 243 ausgenützt. Es wird darin eine Vorrichtung beschrieben, die auf künstliche Weise abgekühlt wird, wobei ein Teil der Wärmespeicherungsmasse in festem Zustand gehalten wird, so dass feste Kristalle als Keime oder Impfmaterialien dienen, die automatisch eine Kristallbildung induzieren. Die in dieser US-PS beschriebenen Methoden sowie die Vorrichtung bieten bestimmte Vorteile, sie erfordern jedoch Behälter mit rohrförmigen Verlängerungen, in denen die Keime gehalten werden können. Da diese Verlängerungen schwierig zu handhaben sind, stellt sich die Aufgabe, diese Probleme zu beseitigen.
  • Eine andere Methode für die Keimbildung in Wärmespeicherungsmaterialien sieht die Verwendung einer anderen Substanz vor, die teilweise in der Schmelze löslich oder unlöslich ist und dennoch eine ähnliche Kristallform aufweist und dabei isomorph oder teil weise isomorph ist und zu einer Keimbildung durch Epitaxie fähig ist. Eine derartige-Methode wird in der US-PS 2 677 664 beschrieben. Dort wird die Keimbildung von Natriumsulfat-Decahydrat unter Verwendung von kleinen Mengen an Borax mit einer weitgehend ähnlichen Kristallform beschrieben. Die In dieser Veröffentlichung beschriebenen Materialien sind zwar wirksam, es ist jedoch oft schwierig in gegebenen Situationen, ein geeignetes Keimbildungsmittel zu entdecken, das auf einer ähnlichen Kristallstruktur oder Epitaxie basiert.
  • Ein-weiteres Beispiel für eine heterogene Keimbildung wird in der US-PS 2 677 367 beschrieben. Diese Patentschrift beschreibt eine Methode zur Keimbildung von Dinatriumphosphat-Dodecahydrat unter Verwendung von Glas mit einer genauen Konfiguration, wobei es sich um eine zellförmige oder gesinterte Masse handeln kann.
  • Das Glas kann in der Weise ausgebildet werden, dass es frakturierte oder gebrochene oder zerschnitzelte Oberflächen aufweist. In dieser US-PS wird ferner die Verwendung von Glaswolle als Kristallisationspromotor beschrieben, wobei die Fäden der Faser mit scharf ausgeprägten Enden die unebene Oberfläche darstellen. Kleine Bündel dieser Glaswolle werden in einer solchen Weise zu Schwimmkörpern zusammengefasst, dass sie sich in dem oberen Teil der Schmelze befinden. Der Glasbehälter selbst kann aufgerauht sein, beispielsweise durch Ätzen oder durch Sandstrahlen, so dass eine frakturierte Oberfläche erzielt wird. Die unebene oder frakturierte Glasoberfläche begünstigt eine Kristallisation, es wurde jedoch gefunden, dass ein Glaskristallisationspromotor dieses Typs nicht im Falle von allen Salzarten funktioniert, so dass ein breiterer Bereich an Keimbildungsvorrichtungen und -methoden erforderlich ist. Ferner sind die Zellen in dem Material zu gross, so dass es schwierig wird, Kristalle herzustellen und zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen Gemäss D. Turnbull "Journal of Chemical Physicsl', Band 18, Seite 198, 1950, muss eine Keimbildung in Schmelzen durch Keimbildner induziert werden, die manchmal auch als Kristallbildungskatalysatoren bezeichnet werden. Diese werden durch die Wärmegeschichte der Schmelze beeinflusst. Turnbull vertritt die Theorie, dass diese "Katalysatoren" auf Mikrokavitäten beruhen, die klein und mit Kristallen des Materials gefüllt sein müssen, in dem Keime erzeugt werden sollen.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Erzeugung von künstlichen Mikrokavitäten als Hilfe für eine Keimbildung. Dabei sollen die Nachteile der bekannten Keimbildungsvorrichtungen beseitigt werden und eine verbesserte Vorrichtung geschaffen werden. Ferner soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Keimbildungsvorrichtungen geschaffen werden, die ein breites Ànwendungsspektrum auf viele Materialien besitzen.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Keimbildungsvorrichtung für eine Schmelze aus einem Material mit einem weitgehend ungeordneten Gitter, das Mikrokavitäten ausb det, konstruiert. Feste Kristalle der Schmelze werden in den Mikrokavitäten verteilt. Die Keimbildungsvorrichtung kann auf oder in der Schmelze schwimmen und auf diese Weise den erforderlichen Katalysator für eine Kristallbildung bilden, so dass eine zu starke Abkühlung vermieden wird. Dies ermöglicht eine vollständige Ausnützung der Schmelzwärme des Materials.
  • Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Material mit dem ungeordneten Gitter aus einem Soda-Silikat-Glas und liegt in Form eines Schwimmers vor, der auf der Oberfläche der Schmelze zu schwimmen vermag. Gemäss weiterer Ausführungsformen ist der Glasschwimmer mit Glasfasern bedeckt, die in ähnlicher Weise dahingehend verarbeitet worden sind, dass sie Mikrokavitäten aufweisen, die feste Kristalle eines Materials mit gleicher oder ähnlicher Kristallstruktur wie das zu kristallisierende Material enthalten.
  • Gemäss einer anderen bevorzugten Methode der Erfindung wird ein Material mit einem weitgehend ungeordneten Gitter ausgewählt, wobei Sodaglas ein derartiges Ausgangsmaterial ist. Mikrokavitäten werden dann in dem Material durch Entfernen von Teilen des Gitters, beispielsweise durch Auslaugen, gebildet. Die erhaltenen Mikrokavitäten werden wenigstens teilweise mit festen Kristallen gefüllt, die dafür bekannt sind, dass sie als keimbildende Materialien für die Schmelze oder Lösung wirken. Die aus Mikrokavitäten und Keimbildner bestehende Vorrichtung wird derartig konstruiert, dass sie von selbst auf der Schmelze schwimmt, sie kann auch mit einem schwimmenden Auftriebskörper verbunden sein.
  • Nachfolgend wird die Erfindung näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, die bevorzugte Ausführungsformen wiedergeben. Es zeigen: Fig. 1 eine zweidimensionale Wiedergabe der Struktur des Soda-Silika-Glases Fig. 2 eine zweidimensionale schematische Darstellung des Soda-Silikat-Glases nach der Entfernung eines Teils des Oberflächennatriums in Form von Verbindungen als Silikat, wobei erfindungsgemäss Mikrokavitäten ausgebildet werden.
  • Fig. 3 eine Querschnitts-Seitenansicht durch einen typischen Behälter, welcher ein Schmelzwärmematerial enthält, in dem eine erfindungsgemäss hergestellte Keimbildungsvorrichtung enthalten ist.
  • Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es handelt sich um ein Keimbildungsmittel oder eine Vorrichtung, das bzw. die Mikrokavitäten aufweist, die künstlich erfindungsgemäss hergestellt worden sind. Eine derartige Keimbildungsvorrichtung für eine Schmelze wird ausgehend von einem Material hergestellt, das ein stark ungeordnetes Gitter aufweist, wobei dieses Gitter in der Weise modifiziert wird, dass es Mikrokavitäten enthält, insbesondere in der Nähe der Oberflächenregionen. Von den Materialien, die für diesen Zweck geeignet sind, sei Glas erwähnt. Ein besonders geeignetes Material ist Soda-Silikat-Glas mit einer Gitterstruktur des in Fig. 1 gezeigten Typs.
  • Es handelt sich dabei um eine schematische Wiedergabe in zwei Dimensionen eines Soda-Silikat-Glases, das eine der simpelsten Glasformen darstellt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, setzen sich die Ketten des Kristallgitters aus Silicium- und Sauerstoffatomen, welche Natriumatome umschliessen, zusammen. Im Falle von anderen Glassorten liegt Kalziumoxyd zusätzlich zu den Oxyden von Silicium und Natrium vor, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Man kann auch andere Glas formen sowie andere Materialien mit einem weniger ungeordneten Gitter verwenden, wobei jedoch Materialien mit einem möglichst ungeordneten Gitter bevorzugt werden, da die Oberflächenatome leichter in Form von Verbindungen entfernbar sind, so dass submikroskopische Kavitäten oder Ausnehmungen mit einer Grösse zurückbleiben, die geeignet ist, feste Kristalle der Schmelze aufzunehmen, in der Keime erzeugt werden sollen.
  • Diese Kristalle werden vorzugsweise in der Weise festgehalten, dass sie in ausreichendem Maße orientiert sind, um eine Keimbildung zu erleichtern.
  • Bei der nächsten erfindungsgemässen Stufe werden einige der Bestandteile des Glases von den Oberflächenregionen durch chemisches Auslaugen und/oder durch Auflösen entfernt, wobei zahlreiche submikroskopische Ausnehmungen oder Kavitäten 8 zurückbleiben, wie aus der zweidimensionalen schematischen Darstellung gemäss Fig 2 hervorgeht. Diese Kavitäten' treten beispielsweise im Falle von Soda-Silikat-Glas auf, wo die Natriumatome als Verbindungen von den äusseren Oberflächen entfernt worden sind. Diese Entfernung erfolgt erfindungsgemäss durch chemisches Auslaugen, wobei es sich hauptsächlich um eine Neutralisation oder Säure/Base-Reaktion handelt, welche ein Auflösen und Entfernen des Glasmaterials bewirkt. -Das Auslaugen erfolgt durch Erhitzen oder Kochen des Glases in einer alkalischen Lösung. Von den für diesen Zweck geeigneten Lösungen seien folgende erwähnt: Lösungen von Natriumhydroxyd, Natriumcarbonat, Natriumphosphat oder dergleichen. Erfindungsgemäss sollte das Auslaugen auf die Oberfläche beschränkt sein. Es ist nicht beabsichtigt, das Glas tief zu ätzen oder die Hauptmenge seiner Bestandteile zu entfernen. Vorzugsweise sollte das Auslaugen derartig sein, dass Oberflächenkavitäten mit mikroskopischer Grösse erzeugt werden, die in typischer Weise eine Grösse von weniger als ?000 i (Durchmesser) besitzen, wobei die Grösse vorzugsweise ungefähr 5 bis ungefähr 100 2 oder weniger beträgt.
  • Das Auslaugen kann beispielsweise durch Kochen des Soda-Silikat-Glases in einer10 %igen Lösung von Dinatriumphosphat (Na2HPO4) in Wasser während einer Zeitspanne von 1/2 Stunde erfolgen. Danach wird das Glas mit Wasser gewaschen, gekühlt und abtropfen gelassen.
  • In der nächsten Stufe wird das zuvor ausgelaugte und nunmehr gewaschene Glas in die Schmelze des in Frage stehenden Wärmespeicherungsmaterials eingetaucht, wobei die Glaskeimbildungsvorrichtung unter die flüssige Oberfläche gedrückt wird, damit alle mikroporösen Kavitäten mit dem geschmolzenen Material gefüllt wer.-den. Nach dieser Behandlung wird das Glas oder die Keimbildungsvorrichtung schwimmen gelassen. In schwimmendem Zustand wird es bzw. sie mit pulverisiertem festen Material der gleichen Zusammensetzung wie die Kristalle der Schmelze bedeckt. Diese Behandlung gewährleistet das Vorliegen von festen Keimen in den submikroskopischen Ausnehmungen. Wahlweise kann der Schwimmkörper aus der Schmelze entfernt werden, worauf er sofort gründlich und vollständig mit dem Pulver bedeckt wird, so dass nur eine sehr geringe Menge oder überhaupt keine Schmelze aus den Kavitäten vor der Pulverisierung ausläuft. Die Pulverisierungsstufe kann weggelassen werden, da man den Schwimmkörper nach seinem Eintauchen entfernen und die Schmelze in den Mikrokavitäten in Ruhe kristallisieren lassen kann. Jedoch wird die Pulverisierungsstufe bevorzugt, da sie die Kristallisation erleichtert und es ermöglicht, die erfindungsgemässen Vorrichtungen mit weniger Zeitverlust sowie mit der Gewähr zu verwenden, dass sich Kristalle in oder auf der Vorrichtung befinden. Es ist keine besondere Grösse des Pulvers erforderlich,- da der Schwimmkörper durch die Schmelze benetzt wird, wobei dieses Benetzen zur Folge hat, dass das Pulver anhaftet, wobei sehr kleine Kristalle in die Mikrostruktur eindringen. Jedoch ist natürlich ein feines Pulver bevorzugt und wird im allgemeinen verwendet. Unabhangig von der angewendeten Methode kann der pulverisierte Schwimmkörper in dichtverschlossenen Behältern für eine anschliessende Verwendung gelagert oder sofort verwendet werden.
  • Die vorstehend beschriebene Methode zur Herstellung von Keimbildungsvorrichtungen gemäss vorliegender Erfindung kann dazu verwendet werden, Keimbildungsvorrichtungen zu erzeugen, die für alle bekannten Wärmespeicherungsmaterialien angewendet werden können, wie sie vorstehend angegeben worden sind. Die Sorrichtungen können jede Ausgestaltung besitzen und können an jeder Stelle der Schmelze positioniert werden. Eine bevorzugte Keimbildungsvorrichtung gemäss vorliegender Erfindung wird durch die Fig. 3 wiedergegeben. Diese Keimbildungsvorrichtung liegt in Form eines Schwimmkörpers aus einem dünnwandigen Glasrohr 11, das an beiden Enden verschlossen ist, vor. Der Schwimmkörper 11 ist mit Glasfasern oder Glastuch 12 eines bekannten Typs (vorzugsweise Soda-Silikat-Glas# bedeckt, so dass das Glas mit einer stark vergrösserten Oberfläche versehen ist. Das Glastuch 12 kann an dem Schwimmkörper auf jede geeignete Weise befestigt sein, beispielsweise durch Glasstreifen oder ein anderes Material 13.
  • Die tatsächlichen Abmessungen des Schwimmkörpers 11 können erheblich schwanken, und zwar je nach der Grösse und Form des Behälters 14, der mit dem Schmelzwärmematerial 15 in flüssiger Form gefüllt wird. Es wird der Querschnitt des Behälters 14 gezeigt, der im allgemeinen rechtwinklig ist, wobei der Schwimmkörper 11 in seinem oberen Abschnitt schwimmt. Die obere Oberfläche 18 des Behälters 14 ist in der gezeigten Form etwas nach oben geneigt, so dass ein Luftraum 20 sich in der Nähe des einen Endes oder der Ecke befindet. Dies ermöglicht es, dass der Schwimmkörper 11 in diesem Abschnitt bleibt und auf der oberen Oberfläche der Schmelze schwimmt. Der Behälter kann auch andere Formen je nach den Erfordernissen besitzen. Auch kann die obere Oberfläche 18 in der Weise ausgeformt sein, dass eine herausragende Blase den Schwimmkörper aufnimmt. Im Falle einer derartigen Positionierungsanordnung kann man einfach und schnell den oder die Schwimmkörper in den Behältern für eine Entfernung, Inspektion oder dergleichen lokalisieren. Eine oder mehrere Keimbildungsvorrichtungen können in jedem Behälter verwendet werden, der in der gezeigten Form praktisch vollständig gefüllt ist, mit Ausnahme des'Luftraums, der in typischer Weise 2 bis 5 % des Behältervolumens einnimmt. Dieser Raum wird hauptsächlich deshalb übriggelassen, da er das Füllen und die Aufbringung eines Verschlusses oder einer Kappe 16 erleichtert, die zum vollständigen Verschliessen und Abdichten des Behälters angeklebt oder anderweitig befestigt werden kann.
  • Wie vorstehend erwähnt worden ist, wird der Schwimmkörper 11 mit der Bedeckung aus Glastuch 12 vor der Einführung in den Behälter unter Ausbildung der Mikrokavitäten erfindungsgemäss verarbeitet.
  • Die Mikrokavitäten werden wenigstens teilweise mit Kristallen der Schmelze gefüllt. Ein derartiger Schwimmkörper wurde aus einem Glasrohr mit einem Aussendurchmesser von 13 mm hergestellt, wobei seine Länge ungefähr 38 mm betrug. Die Enden des Glaskörpers wurden verschlossen und mit einigen Schichten Glastuch bedeckt, das mit Glasbändern an dem Schwimmkörper befestigt wurde. Das Auslaugen erfolgte durch Kochen des Schwimmkörpers in einer 10 %igen Dinatriumphosphat (Na2HPO4)-Lösung in Wasser während einer Zeitspanne von 1/2 Stunde. Der Schwimmkörper wurde mit Wasser gewaschen, gekühlt und abtropfen gelassen. Anschliessend wurde der Schwimmkörper in geschmolzenes Natriumdisulfat-Pentahydrat zum Sättigen aller mikroporösen Kavitäten eingetaucht. Dann liess man den Schwimmkörper nach oben steigen und bedeckte ihn mit pulverisiertem Natriumthiosulfat-Pentahydrat, um zu gewährleisten, dass feste Keime in den submikroskopischen Ausnehmungen vorhanden waren. Der Schwimmkörper wurde dann entfernt und in den für ihn bestimmten Behälter überführt, der mit Natriumdisulfat-Pentahydrat als Schmelzwärmematerial gefüllt war. Die Anzahl der Schwimmkörper in einem jeweiligen Behälter hängt von der Grösse des Beh#älters ab. Ähnliche Schwimmkörper lassen sich leicht mit Natriumsulfat-Decahydrat oder Natriumcarbonat-Decahydrat als pulverisiertem Kristallmaterial, das zur Bildung der Kristalle in den Mikrokavìtäten verwendet wird, herstellen.
  • Bei den erfindungsgemäss hergestellten Keimbildungsvorrichtungen sollte vorzugsweise ein grosser Teil (in typischer Weise mehr als die Hälfte) der Mikrokavitäten oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Schmelze sein, nachdem die Kavitäten mit den Mikrokristall-Impfmaterialien gefüllt sind. Auf diese Weise wird die Möglichkeit vermindert, dass die Kristalle in Lösung gehen und dadurch für die Impfzwecke verlorengehen. Es ist ferner, wie erwähnt wurde, Zweck mässig, dass die Kavitäten vorzugsweise nur an den Oberflächenstellen des Materials mit ungeordnetem Gitter ausgebildet werden, so dass Mikrokavitäten dazu in der Lage sind mit der Schmelze in Verbindung zu gelangen und/oder einen Teil der Kristalle an die Schmelze für Impfzwecke abzugeben, falls dies erforderlich ist.
  • Diese Abgabe erfolgt durch ein teilweises Schmelzen und ein anschliessendes Fliessen von Schmelze und Kristallen aus den Kavitäten in die geschmolzenen Wärmespeicherungsmaterialien, die bei ungefähr 500C oder darunter schmelzen, sie kann auch durch Lösungsmitteleffekte erfolgen, die durch Wasserdampf- oder Oberflächenspannungseffekte bewirkt werden In jedem Falle sind alle erfindungsgemässen, Keimbildungsvorrichtungen wirksam zum Beimpfen dieser Schmelzen, so dass ein leichtes Rückführen der Schmelze in den festen ~Zustand und des festen Zustands in die Schmelze bei diesen Speicherungsmaterialien möglich ist.
  • Vorstehend wurde eine relativ einfache Keimbildungsvorrichtung bebeschrieben, die zuverlässig ist und ein zu starkes Abkühlen der Schmelze verhindert. Sie findet besondere Verwendung in Schmelzwärmematerialien für die Speicherung von W#rmeenergie. Ferner wurde eineinzigartiges Verfahren zur Herstellung derartiger Keime bildungsvorrichtungen durch Auslaugen der Oberfläche des Materials mit einer grossen Gitterunordnung, wie beispielsweise Glas, sowie durch Füllen der erhaltenen tM1kro#1cavitäten -mit Kristallen der Schmelze, um zu gewährleisten, dass feste Keime in den submikroskopischen Ausnehmungen für Impfzwecke vorliegen, beschrieben.
  • Es sind viele, Modifizierungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich.- Alle angegebenen #Materialien dienen lediglich Erläuterungszwecken und sollen die Erfindung nicht beschränken.
  • Lee se te

Claims (19)

  1. Patentansprüche 1. Keimbildungsvorrichtung für eine Schmelze, gekennzeichnet durch ein Material mit einem ungeordneten Gitter, in dem Mikrokavitäten ausgebildet sind, wobei in den Mikrokavitäten feste Kristalle vorliegen, welche als Keime bei der Kristallisation der Schmelze zu wirken vermögen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokavitäten zur Erleichterung der Beimpfung der Schmelze in der Oberfläche des Materials vorgesehen sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus Glas besteht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas aus Soda-Silikat-Glas besteht.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in Form eines Schwimmkörpers vorliegt, der in der Schmelze zu schwimmen vermag.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus Glas besteht.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in Form eines Glasschwimmkörpers vorliegt, der mit Glasfasern bedeckt ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokavitäten einen Durchmesser von ungefähr 5 bis ungefähr 1000 2 besitzen.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokavitäten in der Oberfläche des Materials zur Erleichterung des Beimpfens der Schmelze vorgesehen sind.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokavitäten zur Erleichterung des Beimpfens der Schmelze in der Oberfläche des Materials vorgesehen sind.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten eine Grösse von weniger als ungefähr 1000 Å besitzen.
  12. 12. Verfahren zur Herstellung einer Keimbildungsvorrichtung für eine Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material mit stark ungeordneten Gittern verwendet wird, Mikrokavitäten in dem Material durch Entfernen von Teilen der Gitter ausgebildet werden und wenigstens teilweise einige der Mikrokavitäten mit der Schmelze gefüllt werden.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Kristalle für die Schmelze in die Mikrokavitäten eingebracht werden.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Material aus Glas besteht.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokavitäten in der Oberfläche des Materials ausgebildet werden.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokavitäten durch Auslaugen des Glases mit einer alkalischen Lösung gebildet werden.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokavitäten durch Eintauchen des Materials in die Schmelze gefüllt werden.
  18. 18. Verfahren nach Anspru#ch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit einem pulverisierten festen Material mit der gleichen Zusammensetzung wie die Schmelze bedeckt wird.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslaugen durch Kochen des Materials in einer wässrigen Lösung von Dinatriumphosphat durchgeführt wird.
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