DE2832670A1 - Waermespeichermaterial und dessen verwendung - Google Patents

Waermespeichermaterial und dessen verwendung

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DE2832670A1
DE2832670A1 DE19782832670 DE2832670A DE2832670A1 DE 2832670 A1 DE2832670 A1 DE 2832670A1 DE 19782832670 DE19782832670 DE 19782832670 DE 2832670 A DE2832670 A DE 2832670A DE 2832670 A1 DE2832670 A1 DE 2832670A1
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hydrate
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heat storage
water
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DE19782832670
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Karl Dipl Chem Dr Rer N Hoehne
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Siemens AG
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Siemens AG
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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

Description

  • Wärmespeichermaterial und dessen Verwendung
  • Die Erfindung betrifft ein Wärmespeichermaterial auf der Basis von Dinatriumhydrogenphosphat-Dodekahydrat sowie die Verwendung dieses Wärmespeichermaterials.
  • Die Verwendung von Salzhydraten zur latenten Speicherung thermischer Energie ist bekannt. Bei dieser Art der Wärmespeicherung wird der Phasenbergang von fest nach flüssig und umgekehrt, der mit einer relativ großen Wärmetönung verbunden ist, ausgenutzt. Der große Vorteil der latenten Wärmespeicherung liegt darin, daß die Energie bei einer konstanten, dem Verwendungszweck angepaßten Temperatur aufgenommen und wieder abgegeben werden kann. Als Speichermaterial für Niedertemperaturwärme kann insbesondere Dinatriumhydrogenphosphat-Dodekahydrat Na2HP04 12 H20 (Schmelzpunkt: ca. 360C) verwendet werden, da es eine sehr hohe Schmelzwärme besitzt (ca.
  • 280 kJ/kg bzw. ca. 400 kJ/dm3).
  • Die Verwendung von Dinatriumhydrogenphosphat-12-Hydrat als Wärmespeicherinaterial ist aus der US-Patentschrift 2 595 905 bekannt. Dieses Speichermaterial hat aber den Nachteil, daß aus der Schmelze - neben dem 12-Hydrat -auch ein 7-Hydrat, d.h. Na2HP04.7 H20, auskristallisieren kann. Die Schmelzwärme des 7-Hydrats beträgt jedoch nur ca. ein Drittel derjenigen des 12-Hydrats, so daß dadurch die Leistung eines Wärmespeichers drastisch herabgesetzt wird.
  • Die genannten Schwierigkeiten bei der Verwendung von Na2HP04 12 H20 als Speichersubstanz für Latentwärmespeicher sollen sich - gemäß der US-Patentschrift 2 677 367 - vermeiden lassen, wenn dem Speichermaterial Glas zugesetzt wird, das eine unebene Oberfläche besitzt. Dabei soll ein wesentlicher Teil der Oberfläche des Glases, das als eine Art Keimbildner für das 12-Hydrat dient, mit dem oberen Teil des in einem Behälter befindlichen Na2HP04/H20-Gemisches in Berührung stehen. Das Glas, das insbesondere Calcium enthalten soll, wird nach speziellen Verfahren hergestellt. Ein derartiges Vorgehen ist jedoch sehr aufwendig (vgl.
  • dazu US-Patentschrift 2 677 367: Spalte 3, Zeilen 32 bis 44), das eingesetzte Spezialglas führt darüber hinaus zu einer Verteuerung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wärmespeichermaterial auf der Basis von Dinatriumhydrogenphosphat-Dodekahydrat Na2HP04.12 H20 anzugeben, bei dessen Verwendung die Bildung des 7-Hydrats auf einfache Weise dauerhaft unterbunden wird.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Wärmespeichermaterial - neben Na2HP04112 zu zu 2 H20 - 0,05 bis 0,15 Gew.-% Gelatine und 1,5 bis 3,5 Gew.-% Wasser enthält, jeweils bezogen auf Na2HP04*12 H20.
  • Unter Gelatine wird im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung das handelsübliche Produkt verstanden. Gelatine ist eine Eiweißsubstanz, die aus Hautabfällen und Knochen durch Hydrolyse des Hauptbestandteils Kollagen gewonnen wird; sie besteht im wesentlichen aus Glycin, Prolin und Hydroxyprolin sowie einigen anderen Aminosäuren.
  • Durch den Zusatz von Gelatine und Wasser bzw. einer wäßrigen Gelatinelösung zum stöchiometrischen Salzhydrat, d.h. dem 12-Hydrat des Dinatriumhydrogenphosphats bzw. sekundären Natriumphosphats Na2HPO4, wird eine Kristallisation des 7-Hydrats vollständig unterdrückt.
  • Untersuchungen haben ergeben, daß auch nach mehr als 10 000 Schmelz-Kristallisationszyklen ausschließlich das 12-Hydrat gebildet wird. Das erfindungsgemäße Wärmespeichermaterial kann - neben Gelatine und Wasser - auch noch Glycerin enthalten und zwar bis zu 2,5 Gew.-%, bezogen auf Na2HP04.12 H20.
  • Das erfindungsgemäße Wärmespeichermaterial eignet sich insbesondere zur Verwendung in Sonnenkollektorsystemen (vgl. beispielsweise DE-OS 26 43 895). Für eine kontinuierliche Bereitstellung von Wärme aus Sonnenenergie ist es nämlich notwendig, die Zeiten, in denen die Energieeinstrahlung stark vermindert ist oder sogar vollständig unterbleibt, mit einem Wärmespeicher zu überbrücken.
  • Wegen ihrer hohen Latentwärmen eignen sich dazu Salzhydrate und insbesondere das erfindungsgemäße Wärmespeichermaterial, da die einfachen Sonnenkollektoren Temperaturen zwischen 30 und 90°C liefern.
  • Anhand einiger Beispiele und einer Figur, in der -schematisch - eine Vorrichtung zur Untersuchung von Wärmespeichermaterialien dargestellt ist, soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
  • Die in der Figur dargestellte Versuchsapparatur weist ein mit einem Mantel versehenes zylindrisches Glasgefäß 10 zur Aufnahme des Wärmespeichermaterials 11 auf.
  • Zur Vermeidung von Wasserverlusten, die zu einer Veränderung der stöchiometrischen Zusammensetzung des eingesetzten Salzhydrats, d.h. von Na2HP04h12 H20, führen würden, ist das Wärmespeichermaterial mit einer Ölschicht abgedeckt. Durch den Mantel 12 des Glasgefäßes 10 wird - mittels Thermostaten 13 und 14 - kaltes oder warmes Wasser zum Kristallisieren bzw. Schmelzen des Wärmespeichermaterials 11 geleitet. Durch den Thermostaten 13 wird die Temperatur des Kaltwassers -beim Entladen des Wärme speichers - beispielsweise auf ca. 160c gehalten und durch den Thermostaten 14 die Temperatur des Warmwassers - beim Laden des Wärmespeichers - auf ca. 50°C. Die Heiz- bzw. Kühldauer im Verlauf der einzelnen Schmelz-Kristallisationszyklen wird mit Hilfe von zwei - elektromagnetisch betätigten -Dreiwegeventilen 15 und 16 und einer Schaltuhr 17 eingestellt. Die Temperatur des Wärmespeichermaterials wird mit einem Thermoelement 18 und diejenige des den Mantel 12 verlassenden Wassers mit einem Thermoelement 19 gemessen und jeweils mit einem Kompensographen 20 registriert.
  • Aus einer Schmelze von Na2HP04.12 H20 kann, wie bereits erwähnt, außer dem 12-Hydrat auch ein 7-Hydrat auskristallisieren. Das Auftreten des 7-Hydrats erkennt man am Vorhandensein einer flüssigen Phase (Wasser) nach beendeter Kristallisation und am Temperaturverlauf während der Kristallisation. Wie bei eigenen Untersuchungen festgestellt wurde, bleibt nämlich bei der Bildung des 12-Hydrats - nach einer Unterkühlung - die Kristallisationstemperatur von 360C längere Zeit aufrechterhalten, während sie bei der Bildung des 7-Hydrats -aufgrund der niedrigeren Schmelzwärme - nur kurzfristig erreicht wird.
  • Weitere Untersuchungen haben ergeben, daß das 7-Hydrat während der Schmelz-Kristallisationszyklen vollkommen willkürlich auftritt. Entsprechende Ergebnisse, die an Na2HP04 12 H20 mit und ohne Zusatz von Wasser erhalten wurden, sind in Tabelle 1 zusammengefaßt, in der die Anzahl der Zyklen angegeben ist, nach denen sich das 7-Hydrat gebildet hat.
  • Tabelle 1 Na2HP04 12 H20 Wasser Zyklenzahl [g] tml] 20 0 20 - 12 20 - 9 20 1 10 20 1 0 20 2 5 20 2 5 Wenn das 7-Hydrat einmal entstanden ist, muß es vollständig geschmolzen werden, weil bereits Spuren von Restkristallen ausschließlich die Bildung von 7-Hydrat bewirken. Es wurde festgestellt, daß zu diesem Zweck die Temperatur dann mindestens auf 50 0C gebracht werden muß, um eine befriedigende Lösungsgeschwindigkeit des 7-Hydrats zu erreichen. Außerdem muß in diesem Fall die Schmelze durchmischt werden, weil sonst beim Abkühlen wiederum das 7-Hydrat gebildet wird. Darüber hinaus kann selbst in Gegenwart von Restkristallen des 12-Hydrats im Verlauf mehrerer Zyklen das Auftreten von 7-Hydrat beobachtet werden.
  • Die mit dem Auftreten von 7-Hydrat verbundenen Schwierigkeiten werden nun dadurch vermieden, daß dem Na2HP04 12 H20 geringe Mengen an Gelatine und Wasser sowie gegebenenfalls an Glycerin zugegeben werden, d.h.
  • indem das erfindungsgemäße Wärmespeichermaterial verwendet wird. So konnten beispielsweise bei den in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungen jeweils über 10 000 Schmelz-Kristallisationszyklen erreicht werden, ohne daß eine Bildung von 7-Hydrat erfolgte. Die Dauer eines Schmelz-Kristallisationszyklus betrug dabei 20 Minuten, d.h. Schmelz- und Kristallisationsvorgang dauerten jeweils 10 Minuten.
  • Tabelle 2 Na2HP04.12 H20 Gelatine Wasser Glycerin fg) erz [ml] Lml] 30 0,043 0,5 -30 0,043 1 -30 0,043 0,5 0,5 Das Wärmespeichermaterial wurde in der Weise zubereitet, daß eine wäßrige Gelatinelösung, mit oder ohne Glycerinzusatz, unter Rühren in die Schmelze von Na2HP04*12 H20 eingetropft wurde. Die sonst klare Schmelze trübe sich dabei ein wenig. Wesentlich hierbei ist, daß der Gelatineanteil in den genannten Grenzen gehalten wird; bei größeren Mengen erfolgt sonst nämlich eine Koagulation.
  • Im übrigen spielte es bei den Dauerversuchen keine Rolle, ob beim Abkühlen der Schmelze noch Restkristalle vorhanden waren oder nicht: Es bildete sich immer das 12-Hydrat; beim Fehlen von Restkristallen trat lediglich eine Unterkühlung auf.
  • Weitere Untersuchungen ergaben, daß ausschließlich die im erfindungsgemäßen Wärmespeichermaterial enthaltenen Zusätze die Kristallisation des 7-Hydrats unterbinden.
  • Sowohl beim Zusatz eines handelsüblichen Aluminiumsilikats als auch von wäßrigen Metallsulfatlösungen, wie MgS04-, FeS04- und CuS04-LUsungen, zur Schmelze von Na2HP04 12 H20 bildet sich das 7-Hydrat, und zwar völlig willkürlich, d.h. beispielsweise bereits beim ersten oder erst beim 112. Zyklus.
  • 3 Patentansprüche 1 Figur

Claims (3)

  1. Patentansruche Wärme speichermaterial auf der Basis von Dinatriumhydrogenphosphat-Dodekahydrat Na2HPO4.12 H2O, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß es -neben Na2HP04*12 H20 -0,05 bis 0,15 Gew.-% Gelatine und 1,5 bis 3,5 Gew.-% Wasser enthält, jeweils bezogen auf Na2HPO4.12 H20.
  2. 2. Wärmespeichermaterial nach Anspruch 1, d a d u rch g e k e n n z e i c h n e t , daß es zusätzlich bis zu 2,5 Gew.- Glycerin enthält, bezogen auf Na2HPO4.12 H2O.
  3. 3. Verwendung des Wärmespeichermaterials nach Anspruch 1 oder 2 in Sonnenkollektorsystemen.
DE19782832670 1978-07-25 1978-07-25 Waermespeichermaterial und dessen verwendung Withdrawn DE2832670A1 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952166A1 (de) * 1979-12-22 1981-07-23 Haase-Bau GmbH, 2350 Neumünster Thermisches energiespeicher-system zum speichern von phasenumwandlungsenthalpie
US5001177A (en) * 1986-05-28 1991-03-19 Bayer Aktiengesellschaft Branched thermoplastic polycarbonates having improved protection against UV light
DE4403737A1 (de) * 1994-02-07 1995-08-10 Bosch Siemens Hausgeraete Wasch- oder Geschirrspülmaschine mit einem Wärmetauscher
IT201800009211A1 (it) * 2018-10-05 2020-04-05 Groppalli Srl Miscela inerte e suo uso come materiale a cambiamento di fase

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952166A1 (de) * 1979-12-22 1981-07-23 Haase-Bau GmbH, 2350 Neumünster Thermisches energiespeicher-system zum speichern von phasenumwandlungsenthalpie
US5001177A (en) * 1986-05-28 1991-03-19 Bayer Aktiengesellschaft Branched thermoplastic polycarbonates having improved protection against UV light
DE4403737A1 (de) * 1994-02-07 1995-08-10 Bosch Siemens Hausgeraete Wasch- oder Geschirrspülmaschine mit einem Wärmetauscher
IT201800009211A1 (it) * 2018-10-05 2020-04-05 Groppalli Srl Miscela inerte e suo uso come materiale a cambiamento di fase
WO2020070708A1 (en) * 2018-10-05 2020-04-09 Groppalli S.R.L. Inert mixture and use thereof as a phase change material
CN113166636A (zh) * 2018-10-05 2021-07-23 戈罗帕里有限公司 惰性混合物及其作为相变材料的用途

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