DE4021492A1 - Hochtemperaturwaermespeicher - Google Patents
HochtemperaturwaermespeicherInfo
- Publication number
- DE4021492A1 DE4021492A1 DE4021492A DE4021492A DE4021492A1 DE 4021492 A1 DE4021492 A1 DE 4021492A1 DE 4021492 A DE4021492 A DE 4021492A DE 4021492 A DE4021492 A DE 4021492A DE 4021492 A1 DE4021492 A1 DE 4021492A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- storage medium
- heat
- storage
- heat accumulator
- pore
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
- F28D20/023—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Building Environments (AREA)
- Packages (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmespeicher mit einem Spei
cherbehälter, welcher einen Innenraum zur Aufnahme von
Alkali- und Erdalkali-Verbindungen, insbesondere Alkali-
und Erdalkali-Halogenide und deren Eutektika als Speicher
medium aufweist.
Derartige Wärmespeicher werden vorzugsweise als Hochtempe
raturwärmespeicher eingesetzt, wobei der freie Innenraum
des Behälters mit dem Speichermedium gefüllt ist. Das Prob
lem bei einem derartigen Wärmespeicher besteht darin, daß
das Volumen des Speichermediums beim Übergang vom erstarr
ten zum vollständig flüssigen Zustand je nach Zusammenset
zung bis zu bis 30% zunimmt. Dies führt insbesondere beim
Laden eines derartigen Wärmespeichers zu mechanischen Prob
lemen, da das an den Speicherbehälter unmittelbar angren
zende Speichermedium im Bereich von Wandflächen des Spei
cherbehälters zu schmelzen beginnt und sich hinsichtlich
seines Volumens um den genannten Betrag ausdehnt, jedoch
aufgrund des darüber sitzenden Kerns von noch nicht
erstarrtem Speichermedium keine Möglichkeit hat, in die
sich beim Erstarren vorzugsweise im Abstand von den Wand
flächen des Speicherbehälters gebildeten Hohlräume aus
zuweiten. Aus diesem Grund werden derartige Speicherbehäl
ter durch den Druckanstieg hohen mechanischen Belastungen
beim Ladezyklus ausgesetzt.
Darüberhinaus bestehen bei derartigen Wärmespeichern auch
noch Probleme damit, daß sich der Wärmespeicher hinsicht
lich seiner Energieaufnahme- und Abgabefähigkeit inhomogen
verhält, das heißt, daß nicht genau festgelegt werden kann,
welche Wärmemenge pro Zeiteinheit der Speicher abzugeben
oder aufzunehmen in der Lage ist, da sich die aufzunehmende
oder abzugebende Wärmemenge pro Zeit dadurch ändert, daß in
unregelmäßiger Art und Weise Hohlräume in dem Speicherme
dium entstehen oder abgebaut werden und somit sich das
Speichermedium inhomogen verhält.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wär
mespeicher der eingangs beschriebenen Art derart zu verbes
sern, daß die genannten mechanischen Belastungen nicht mehr
auftreten und daß sich der Wärmespeicher hinsichtlich sei
ner Energieaufnahme- und Abgabefähigkeit möglichst bere
chenbar verhält.
Diese Aufgabe wird bei einem Wärmespeicher der eingangs be
schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem
Innenraum eine im wesentlichen offenporige Struktur aus
einem vom Speichermedium benetzbaren Material angeordnet
ist und daß die Struktur mit dem Speichermedium getränkt
ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, daß durch
die Kapillarwirkung das Speichermedium von der offenporigen
Struktur über den gesamten Innenraum verteilt, auch beim
Erstarren, gehalten wird, so daß sich beim Erstarren des
Speichermediums zwar nach wie vor die unvermeidaren Hohl
räume bilden, diese jedoch fein, das heißt homogen verteilt
über den Innenraum entstehen und damit beim Übergang vom
festen zum flüssigen Zustand die mechanischen Beanspruchun
gen des Speicherbehälters nicht mehr auftreten und außerdem
ein homogenes Verhalten des Speichermediums beim Übergang
von der festen zur flüssigen Phase und umgekehrt erreicht
wird.
Um eine besonders gute Effizienz des erfindungsgemäßen Wär
mespeichers zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Poren der
Struktur im wesentlichen vom flüssigen Speichermedium ge
füllt sind.
Hinsichtlich der Art der Struktur wurden bei der bislang
beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung keine näheren Anga
ben gemacht. So ist es - um ein möglichst homogenes Verhal
ten zu erreichen - vorteilhaft, wenn die Struktur eine re
gelmäßige offenporige Struktur ist.
Beispiele für eine regelmäßige offenporige Struktur sind
ein Matrixgitter oder eine Wabenstruktur.
Alternativ dazu ist es aber auch vorteilhaft, wenn die
Struktur eine unregelmäßige offenporige Struktur ist, da
auch diese zum erfindungsgemäßen Effekt führt und den Vor
teil bietet, daß sie sich vielfach einfacher herstellen
läßt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsge
mäßen Struktur ist diese eine Schaumstruktur.
Wesentliche Merkmale der Struktur sind ferner deren Poren
volumen, da dieses wiederum Einfluß auf den Füllungsgrad
des Innenraums des Speicherbehälters und somit auf die ma
ximal zu speichernde Energie hat. Daher wird ein möglichst
großes Porenvolumen angestrebt.
Vorteilhaft ist dabei, daß die Struktur ein Porenvolumen
von mehr als 75% aufweist. Noch besser sind jedoch Poren
volumen von mehr als 80% oder mehr als 90%. Bei einem
bislang als optimal betrachteten Ausführungsbeispiel wurde
ein Porenvolumen von größenordnungsmäßig 95% erreicht.
Darüberhinaus ist auch die Porengröße der erfindungsgemäßen
Struktur von Bedeutung. So sieht eine Randbedingung für ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Struktur
eine mittlere Porengröße von mehr als ungefähr 0,1 mm auf
weist. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Struk
tur eine mittlere Porengröße von größenordnungsmäßig 2 bis
3 mm aufweist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil bei der erfindungsgemäßen
Struktur wird dadurch erreicht, daß diese ein zusammenhän
gendes, in sich starres Gebilde ist, welches somit zu einer
definierten Verteilung des Speichermediums über den Innen
raum führt. Ein weiterer Vorteil der Struktur als zusammen
hängendes in sich starres Gebilde ist der, daß sie ferner
noch zur Wärmeleitung in das Speichermedium oder aus dem
Speichermedium heraus beitragen kann.
Im einfachsten Fall ist vorgesehen, daß die Struktur ein
einstückiger im wesentlichen offenporiger Körper ist, wobei
dieser Körper auch aus mehrteiligen einstückigen Unterkör
pern zusammengesetzt sein kann.
Besonders vorteilhaft, insbesondere wenn Dichte- und/oder
Temperatur- und/oder Wärmeleitfähigkeits- und/oder Kapil
larkraftgradienten im erfindungsgemäßen Wärmespeicher er
wünscht sind, ist es, wenn die Struktur eine in einer Rich
tung variierende, d. h. zu- oder abnehmende, mittlere Poren
größe aufweist, wobei dies eine kontinuierliche Variation
der mittleren Porengröße oder eine sprunghafte Variation
der mittleren Porengröße sein kann. Im einfachsten Fall ist
die Struktur aus unterschiedlichen einstückigen Unterkör
pern aufgebaut.
Insbesondere aus herstellungstechnischen Gründen hat es
sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Struktur
als zusammenhängendes offenporiges Gebilde mit ungefüllten
Poren herstellbar ist. Dadurch lassen sich vielfältige, be
kannte Herstellungsverfahren für die Herstellung der Struk
tur verwenden, ohne daß beim Herstellungsprozeß für die
Struktur auf die empfindlichen Speichermedien Rücksicht ge
nommen werden muß.
Daher ist es besonders zweckmäßig, wenn die ungefüllten
Poren der Struktur mit dem Speichermedium nach deren Her
stellung befüllbar sind.
Insbesondere um einen guten Wärmekontakt zwischen dem Spei
cherbehälter und dem Speichermedium herzustellen, ist vor
gesehen, daß die Struktur an einer Innenseite des Speicher
behälters anliegt. Noch besser ist es jedoch, wenn die
Struktur mit dem Speicherbehälter verbunden ist.
Eine besonders vorteilhafte Wärmeübertragung läßt sich dann
erreichen, wenn die Struktur aus einem gut wärmeleitenden
Material hergestellt ist.
Bevorzugte Materialien bei der Herstellung der Struktur
sind einerseits Metall, wobei als Metall alle Metalle in
Frage kommen, aus denen beispielsweise auch die Speicherbe
hälter herstellbar sind. Als Beispiel für derartige Metalle
sind Materialien, wie Reinstnickel, hochlegierte Stähle,
Nickelkobalt oder Nickelnioslegierungen zu nennen.
Alternativ zur Verwendung von Metallen als Material für die
Struktur ist es ebenfalls denkbar, Keramikmaterilien zunen
nen. Ein bevorzugtes Keramikmaterial ist Sircon
(Si3N4-SiC), Siliziumkarbid (SiC), C-SiC-Verbundfasern,
SiC-SiC-Verbundfasern, Cordierit (MgO Al2O3 SiO2),
Aluminiumoxid (Al2O3) und Mullit (3Al2O3-2SiO2).
Bei dem Material für den Speicherbehälter ist es besonders
vorteilhaft, wenn dieser aus einem gasdicht verschließbaren
Material, vorzugsweise aus einem Metall, ist, wobei als Me
talle dieselben Materialien in Frage kommen, die vorstehend
im Zusammenhang mit der Struktur genannt wurden.
Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Herstellung eines Wärmespeichers, umfassend
einen Speicherbehälter und in dessen Innenraum als Spei
chermedium angeordnete Alkali- und Erdalkali-Verbindungen,
insbesondere Alkali- und Erdalkalihalogenide, und deren
Eutektika, zu schaffen, wobei der Wärmespeicher insbeson
dere gemäß den voranstehend beschriebenen Merkmalen aufge
baut sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Po
ren einer im wesentlichen offenporigen, vom Speichermedium
benetzbaren Struktur mit dem flüssigen Speichermedium
gefüllt werden, das Speichermedium in die feste Phase
überführt wird und die mit dem Speichermedium gefüllte
Struktur in den Speicherbehälter eingesetzt wird.
Damit wird ein sehr einfaches und vor allem kostengünstig
durchführbares Herstellungsverfahren für einen Wärmespei
cher mit den vorstehend beschriebenen vorteilhaften Eigen
schaften geschaffen.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Poren der
Strukturen in einem Behälter aus vom Speichermedium nicht
benetzbarem Material mit flüssigem Speichermedium befüllt
werden und das Speichermedium in diesem Behälter in die
feste Phase überführt wird, da dann nach dem Erstarren das
Speichermedium an diesem Behälter nicht haftet. Vorzugs
weise ist dieser Behälter dabei aus Graphit oder Glaskoh
lenstoff oder Bornitrid ausgebildet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Behälter die Form
des Speicherbehälters aufweist, so daß die befüllte Struk
tur mit dem erstarrten Speichermedium aus dem Behälter in
einfacher Weise entnommen und ohne weitere Bearbeitungs
schritte in den Speicherbehälter eingesetzt werden kann.
Eine weitere Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird al
ternativ zur vorstehend genannten dadurch erreicht, daß die
Poren einer im wesentlichen offenporigen, das Speicherme
dium benetzbaren Struktur durch Einführen dieser Struktur
in den flüssiges Speichermedium aufweisenden Speicherbehäl
ter befüllt werden.
Auch dieses Verfahren ist sehr einfach durchführbar, wobei
vor allem als Vorteil zum Tragen kommt, daß die Struktur
aus einem vom Speichermedium benetzbaren Material ist, so
daß sich das Speichermedium beim Einführen der Struktur so
fort gleichmäßig über diese verteilt.
Alternativ dazu wird die vorstehend genannte Aufgabe auch
bei einem Verfahren gelöst, bei welchem die Poren einer im
wesentlichen offenporigen, vom Speichermedium benetzbaren
Struktur durch Einfüllen von flüssigem Speichermedium in
den die Struktur bereits enthaltenden Speicherbehälter er
folgt, wobei auch wiederum durch die Ausbildung der Struk
tur aus vom Speichermedium benetzbaren Material sofort eine
Feinverteilung des Speichermedium in der Struktur erfolgt.
Dieses vorstehend genannte Verfahren ist besonders dann
vorteilhaft, wenn die Struktur fest mit dem Speicherbehäl
ter verbunden ist, so daß zuerst der Speicherbehälter mit
der Struktur fest verbunden werden kann und dann das Spei
chermedium eingefüllt wird.
Besonders vorteilhaft läßt sich der erfindungsgemäße Wär
mespeicher als Wärmepuffer, Hitzschutz für Raumfahrzeuge
oder Tresore, oder zur Temperaturhaltung von Maschinen ein
setzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand
der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen
Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung
zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Wärmespeichers;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Pore einer
Struktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
gefüllt mit flüssigem Speichermedium;
Fig. 3 die vergrößerte Darstellung derselben Pore, ge
füllt mit festem Speichermedium;
Fig. 4 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungs
beispiel und
Fig. 5 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungs
beispiel.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wär
mespeichers, dargestellt in Fig. 1, umfaßt einen als Ganzes
mit 10 bezeichneten Speicherbehälter, welcher einen zylin
drischen Außenmantel 12 umfaßt, der vorzugsweise seiner
seits durch nicht dargestellte Endflächen abgeschlossen
ist. Der Speicherbehälter 10 weist einen Innenraum 14 auf,
in welchem eine Struktur 16 angeordnet ist, die ein schaum
ähnliches Gebilde mit offene Poren 18 bildenden Wandstegen
20 ist. Diese Struktur 16 ist aus einem Material herge
stellt, welches von einem Speichermedium 22 benetzbar ist,
wobei das Speichermedium 22 einmal in seiner flüssigen
Phase als Speichermedium 22a, wie in Fig. 2 dargestellt,
oder in seiner festen Phase als Speichermedium 22b, wie in
Fig. 3 dargestellt, im Speicherbehälter 10 vorliegt. Bei
der erfindungsgemäßen Lösung ist die gesamte Struktur 16
mit dem Speichermedium 22 getränkt, wobei das
Speichermedium 22a in der flüssigen Phase im wesentlichen
sämtliche Poren 18, wie in Fig. 2 dargestellt, vollständig
ausfüllt, während das Speichermedium 22b in der festen
Phase, wie in Fig. 3 dargestellt, sich an den Wandstegen 20
der Poren 18 anliegend absetzt und Lunker oder Hohlräume
24, vorzugsweise im mittigen inneren Bereich der Poren 18,
bildet.
Diese Feinverteilung der Lunker 24 in den einzelnen Poren
18 kommt dadurch zustande, daß die Wandstege 20 der Poren
18 aus dem vom Speichermedium 22 benetzbaren Material sind,
so daß das Speichermedium im flüssigen Zustand von den
Wandstegen 20 stets gleichmäßig verteilt über die ganze
Struktur 16 gehalten wird und auch bei seiner Erstarrung an
den Wandstegen 20 anliegend verbleibt.
Dadurch wird eine im wesentlichen homogene Verteilung des
erstarrten Speichermediums 22b über die gesamte Struktur 16
und somit im gesamten Innenraum 14 erreicht, während beim
Aufschmelzen des Speichermediums 22b ebenfalls keine Prob
leme auftreten, da sich jeweils in den einzelnen Poren 18
die Lunker 24 füllen und das ein größeres Volumen aufwei
sende Speichermedium 22a im flüssigen Zustand aufnehmen
können.
Darüberhinaus ist die offenporige Struktur 16 so gewählt,
daß sie an einer Innenwand 26 des zylindrischen Außenman
tels 12 anliegt und somit eine gute Wärmeleitung zwischen
dem zylindrischen Außenmantel 12 und der Struktur 16 ge
währleistet ist.
Ist beispielsweise die Struktur 16 aus einem gut wärmelei
tenden Material, so wird bei einer Wärmezufuhr zu dem
erfindungsgemäßen Wärmespeicher über den zylindrischen
Außenmantel 12 die Wärme an die Struktur 16 weitergegeben
und somit von den Wandstegen 20 an jede einzelne Pore 18
weitergeleitet und führt zum Aufschmelzen des festen Spei
chermediums 22b. Damit ist eine sehr gleichmäßige und gute
Wärmeaufnahme des erfindungsgemäßen Wärmespeichers gewähr
leistet.
Desgleichen führt ein Wärmeentzug über den zylindrischen
Außenmantel ebenfalls dazu, daß der Struktur 16 gleichfalls
Wärme entzogen wird und somit über die Wärmeleitung der
Wandstege 20 jeder einzelnen Pore Wärme entzogen wird und
dadurch über den Kontakt mit dem darin befindlichen Spei
chermedium 22a das jeweils in einer Pore 18 befindliche
Speichermedium 22a abgekühlt wird.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsge
mäßen Wärmespeichers, dargestellt in Fig. 4, umfaßt der
Speicherbehälter 10 nicht nur einen zylindrischen Außen
mantel 12, sondern auch einen zylindrischen Innenmantel 30,
so daß der Innenraum 14 die Form eines Ringzylinders hat.
In diesem Innenraum 14 ist als Struktur 16 eine solche mit
einzelnen Waben 32 vorgesehen, wobei die Waben 32 in einem
regelmäßigen Muster angeordnet sind. Jede einzelne Wabe ist
aus Wabenwänden 34 gebildet, die die Wabe 32 jedoch zu min
destens einer Seite hin offen lassen, so daß insgesamt eine
offenporige Wabenstruktur vorliegt.
In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist
die Struktur 16 aus einem von dem Speichermedium benetzba
ren Material hergestellt, so daß das flüssige Speicherme
dium 22a die Waben 32 im wesentlichen ausfüllt, während das
feste Speichermedium 22b - in gleicher Weise wie beim
ersten Ausführungsbeispiel - Lunker 24 bildet und sich an
den Wabenwänden 34 anlagert.
Im übrigen funktioniert der Wärmespeicher gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie der Wärmespeicher
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß auf die Aus
führungen hierzu verwiesen werden kann.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht bei
einem ringförmigen Innenraum 14 allerdings die Möglichkeit,
die Struktur 16 auch aus einem weniger gut wärmeleitenden
Material herzustellen, da der Abstand jeweils von dem In
nenmantel 12 und dem Außenmantel 30 geringer ist, so daß
keine Wärmeleitung über sehr lange Wege erfolgen muß, wenn
beispielsweise eine Wärmezu- und -abfuhr sowohl über den
Außenmantel 12 auch über den Innenmantel 30 erfolgt.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in
Fig. 5, ist der Speicherbehälter 10 aus einem ebene Wand
flächen 40 aufweisenden Quader gebildet, so daß ebenfalls
ein quaderförmiger Innenraum 14 entsteht. Die in diesem In
nenraum 14 angeordnete Struktur 16 ist aus senkrecht zuein
ander verlaufenden Wänden 42 aufgebaut, welche parallel zu
den Wandflächen 40 des Speicherbehälters 10 verlaufen und
rechteckförmige Hohlräume 44 bilden, die den Poren 18 oder
den Waben 32 entsprechen. In gleicher Weise wie bei dem
ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Hohl
räume offenporig, das heißt sie haben alle Verbindung un
tereinander, so daß die Struktur 16 ebenfalls mit dem Spei
chermedium vollständig getränkt werden kann, wobei das
flüssige Speichermedium 22a den Innenraum 14 und somit auch
die Hohlräume 44 im wesentlichen ausfüllt, während das
erstarrte Speichermedium 22b an den Wänden 42 anliegt und
fein über alle Hohlräume 44 verteilte Lunker bildet.
In gleicher Weise wie beim ersten und zweiten Ausführungs
beispiel ist die Struktur aus einem von dem Speichermedium
22 benetzbaren Material gebildet.
Darüberhinaus ist die Struktur fest mit den Wandflächen 40
verbunden und insbesondere aus einem gut wärmeleitenden Ma
terial, so daß eine gute Wärmeleitung zwischen den Wand
flächen 40 und den Wänden 42 der Struktur 16 besteht und
somit in einfacher Weise und schnell große Wärmemengen in
den Wärmespeicher eingeleitet oder aus diesem entnommen
werden können.
Allen drei Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß vor
zugsweise als Speichermaterialien Alkali- und Erdalkali-
Verbindungen, insbesondere Alkali- und Erdkali-Halogenide
und deren Eutektika Verwendung finden. Diese Materialien
sind hervorragende Hochtemperaturwärmespeicher und eignen
sich sowohl für die Raumfahrt als auch für terrestrische
Anwendungen besonders gut aufgrund ihrer hohen Speicherka
pazität. Diese Materialien führen dabei Volumenänderungen
von bis zu 30% beim Übergang vom flüssigen zum festen Zu
stand durch.
Bei allen Ausführungsbeispielen kommen als Materialien für
die Struktur 16 vorzugsweise Metalle und Keramiken in
Frage, wobei die Bedingung ist, daß diese von den vorste
hend genannten Speichermaterialien benetzbar sein müssen.
Beispielsweise ist als Strukturmaterial Siliziumkarbid oder
Sircon verwendet.
Als Materialien für den Speicherbehälter kommen vorzugs
weise all die Materialien in Betracht, aus denen sich gas
dicht Speicherbehälter 10 herstellen lassen. Dies sind vor
zugsweise Metalle und gewisse Keramiken, wie Glaskohlen
stoff, SiC usw. Es ist aber auch denkbar, den Speicher
behälter aus nicht gasdichten Materialien, wie z. B.
Graphit, herzustellen und die Gasdichtheit durch eine Be
schichtung, beispielsweise SiC, Bornitrid und Pyrokohlen
stoff, des Speicherbehälters 10 zu erreichen.
Claims (26)
1. Wärmespeicher mit einem Speicherbehälter, welcher einen
Innenraum zur Aufnahme von Alkali- und Erdalkali-
Verbindungen, insbesondere Alkali- und Erdalkali- Halo
genide, und deren Eutektika als Speichermedium auf
weist,
dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Innenraum (14) eine im wesentlichen offenporige
Struktur (16) aus einem vom Speichermedium (22) benetz
baren Material angeordnet ist und daß die Struktur (16)
mit dem Speichermedium (22) getränkt ist.
2. Wärmespeicher nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Poren (18, 32, 44) der Struktur (16) im wesentli
chen von flüssigem Speichermedium (22a) gefüllt sind.
3. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Struktur (16) eine regelmäßige offen
porige Struktur ist.
4. Wärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur (16) durch ein Matrixgitter gebildet
ist.
5. Wärmespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur (16) eine Wabenstruktur ist.
6. Wärmespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Struktur (16) eine unregelmäßige
offenporige Struktur ist.
7. Wärmespeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur (16) eine Schaumstruktur ist.
8. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) ein
Porenvolumen von mehr als 75% aufweist.
9. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) eine
mittlere Porengröße von mehr als ungefähr 0,1 mm auf
weist.
10. Wärmespeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur (16) eine mittlere Porengröße von
größenordnungsmäßig 2 bis 3 mm aufweist.
11. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) ein zu
sammenhängendes, in sich starres Gebilde ist.
12. Wärmespeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Struktur (16) ein einstückiger, im wesentlichen
offenporiger Körper ist.
13. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) eine in
einer Richtung variierende mittlere Porengröße aufweist.
14. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche
oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16)
als zusammenhängendes offenporiges Gebilde mit
ungefüllten Poren herstellbar ist.
15. Wärmespeicher nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die ungefüllten Poren (18, 32, 44) mit dem Spei
chermedium (22) befüllbar sind.
16. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) an einer
Innenseite des Speicherbehälters (10) anliegt.
17. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) mit dem
Speicherbehälter (10) verbunden ist.
18. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) aus einem
gut wärmeleitenden Material hergestellt ist.
19. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) aus einem
Metall ist.
20. Wärmespeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß die Struktur (16) aus einem
Keramikmaterial ist.
21. Wärmespeicher nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (10)
gasdicht verschließbar ist.
22. Verfahren zur Herstellung eines Wärmespeichers, umfas
send einen Speicherbehälter und in dessen Innenraum als
Speichermedium angeordnete Alkali- und Erdalkali-Ver
bindungen, insbesondere Alkali- und Erdalkali- Haloge
nide, und deren Eutektika, insbesondere nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
Poren einer im wesentlichen offenporigen, vom Speicher
medium benetzbaren Struktur mit dem flüssigen Speicher
medium gefüllt werden, daß das Speichermedium in die
feste Phase überführt wird und daß die mit dem Spei
chermedium gefüllte Struktur in den Speicherbehälter
eingesetzt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
die Poren der Struktur in einem Behälter aue vom Spei
chermedium nicht benetzbaren Material mit flüssigem
Speichermedium gefüllt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß
der Behälter die Form des Speicherbehälters aufweist.
25. Verfahren zur Herstellung eines Wärmespeichers, umfas
send einen Speicherbehälter und in dessen Innenraum als
Speichermedium angeordnete Alkali- und Erdalkali-Ver
bindungen, insbesondere Alkali- und Erdalkali-
Halogenide und deren Eutektika, insbesondere nach einem
der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die
Poren einer im wesentlichen offenporigen vom Speicher
medium benetzbaren Struktur durch Einführen dieser
Struktur in den flüssiges Speichermedium aufweisenden
Speicherbehälter befüllt werden.
26. Verfahren zur Herstellung eines Wärmespeichers, umfas
send einen Speicherbehälter und dessen Innenraum als
Speichermedium angeordnete Alkali- und Erdalkali-
Verbindungen, insbesondere Alkali- und Erdalkali-
Halogenide und deren Eutektika, insbesondere nach einem
der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß
Poren einer im wesentlichen offenporigen, vom Speicher
medium benetzbaren Struktur durch Einfüllen von flüssi
gem Speichermedium in den die Struktur enthaltenden
Speicherbehälter erfolgt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4021492A DE4021492C3 (de) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | Hochtemperatur-Latentwärmespeicher mit einem Speicherbehälter |
US07/724,971 US5305821A (en) | 1990-07-05 | 1991-07-01 | High-temperature heat storage device |
FR9108371A FR2664369A1 (fr) | 1990-07-05 | 1991-07-04 | Accumulateur de chaleur a haute temperature, et procede de fabrication de cet accumulateur. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4021492A DE4021492C3 (de) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | Hochtemperatur-Latentwärmespeicher mit einem Speicherbehälter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4021492A1 true DE4021492A1 (de) | 1992-01-16 |
DE4021492C2 DE4021492C2 (de) | 1993-10-07 |
DE4021492C3 DE4021492C3 (de) | 1997-09-04 |
Family
ID=6409746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4021492A Expired - Fee Related DE4021492C3 (de) | 1990-07-05 | 1990-07-05 | Hochtemperatur-Latentwärmespeicher mit einem Speicherbehälter |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5305821A (de) |
DE (1) | DE4021492C3 (de) |
FR (1) | FR2664369A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999051928A1 (de) * | 1998-04-02 | 1999-10-14 | Schümann Sasol Gmbh & Co. Kg | Latentwärmespeicherkörper |
DE10256551A1 (de) * | 2002-12-04 | 2004-06-24 | Abb Research Ltd. | Thermische Isolation |
DE102009034654A1 (de) * | 2009-07-24 | 2011-01-27 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Latentwärmespeicher und zugehöriges Herstellungsverfahren |
DE102012005359A1 (de) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Wärmespeicherelement |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2715719B1 (fr) * | 1994-01-28 | 1996-03-01 | Thomson Csf | Dispositif de stockage d'énergie calorifique. |
FR2752288B1 (fr) * | 1996-08-06 | 1998-11-06 | Grandi Rene Vincent | Dispositif d'accumulation et de transfert de frigories et installation pour sa mise en oeuvre |
BR9809649A (pt) * | 1997-05-21 | 2000-07-11 | Schuemann Sasol Gmbh & Co Kg | Corpo de calor latente |
DE19753601A1 (de) * | 1997-12-03 | 1999-06-10 | Behr Gmbh & Co | Kältespeicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug |
DE19928964A1 (de) * | 1999-06-24 | 2001-01-04 | Rational Ag | Speicherelement zum Speichern von Energie und dieses verwendende Vorrichtung |
US6615906B1 (en) | 2000-03-31 | 2003-09-09 | Schümann Sasol Gmbh & Co. Kg | Latent heat body |
US7106777B2 (en) * | 2003-01-07 | 2006-09-12 | The Boeing Company | Phase-change heat exchanger |
US7882888B1 (en) * | 2005-02-23 | 2011-02-08 | Swales & Associates, Inc. | Two-phase heat transfer system including a thermal capacitance device |
US20080251234A1 (en) * | 2007-04-16 | 2008-10-16 | Wilson Turbopower, Inc. | Regenerator wheel apparatus |
DE102008045293A1 (de) * | 2008-09-02 | 2010-03-04 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Vorrichtung zur Aufnahme von schmelzflüssigem Lot |
FR2958362B1 (fr) * | 2010-03-30 | 2012-07-27 | Dcns | Conduite d'aspiration d'eau froide pour une centrale d'energie thermique des mers |
DE102011080670A1 (de) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Latentwärmespeicher |
JP5937811B2 (ja) * | 2011-11-28 | 2016-06-22 | パッシブエネルギージャパン株式会社 | 蓄熱エレメント及びそれを用いた換気ユニット |
US9115937B2 (en) * | 2011-12-15 | 2015-08-25 | Virgil Dewitt Perryman | Thermal energy storage and delivery system |
US9797187B2 (en) * | 2013-01-14 | 2017-10-24 | Carnegie Mellon University, A Pennsylvania Non-Profit Corporation | Devices for modulation of temperature and light based on phase change materials |
JP6604721B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2019-11-13 | 永大産業株式会社 | 耐熱性に優れた、潜熱蓄熱材含浸蓄熱体 |
KR101810167B1 (ko) * | 2015-11-11 | 2017-12-19 | 전남대학교산학협력단 | 3차원 열흡수 장치 |
FR3056732B1 (fr) * | 2016-09-29 | 2018-11-30 | Valeo Systemes Thermiques | Boite collectrice pour echangeur de chaleur avec materiau a changement de phase encapsule dans des tubes |
US11499785B2 (en) * | 2019-05-15 | 2022-11-15 | Uchicago Argonne, Llc | Combined thermal energy storage and heat exchanger unit |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3918517A (en) * | 1973-09-05 | 1975-11-11 | Caterpillar Tractor Co | Regenerative heat exchanger matrix |
DE2141572B2 (de) * | 1970-08-29 | 1976-05-06 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande) | Waermespeicher |
DE2645742A1 (de) * | 1976-10-09 | 1978-04-13 | Kraftanlagen Ag | Speichermaterial fuer waerme- und/oder stoffuebertragung |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4003426A (en) * | 1975-05-08 | 1977-01-18 | The Dow Chemical Company | Heat or thermal energy storage structure |
US4268558A (en) * | 1977-07-01 | 1981-05-19 | Boardman Energy Systems, Inc. | Thermal storage material and process for making |
JPS57155098A (en) * | 1981-03-20 | 1982-09-25 | Hitachi Ltd | Heat accumulating device |
FR2536155A1 (fr) * | 1982-11-17 | 1984-05-18 | Saint Gobain Isover | Element stockeur d'energie, procede de fabrication et son utilisation |
JPS63123995A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-05-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄熱式熱交換器 |
US4781243A (en) * | 1986-12-11 | 1988-11-01 | The Boeing Company | Thermo container wall |
JPS63243691A (ja) * | 1987-03-30 | 1988-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄熱式熱交換器 |
JP2746943B2 (ja) * | 1988-10-03 | 1998-05-06 | 工業技術院長 | 蓄熱器 |
-
1990
- 1990-07-05 DE DE4021492A patent/DE4021492C3/de not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-07-01 US US07/724,971 patent/US5305821A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-04 FR FR9108371A patent/FR2664369A1/fr active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2141572B2 (de) * | 1970-08-29 | 1976-05-06 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande) | Waermespeicher |
US3918517A (en) * | 1973-09-05 | 1975-11-11 | Caterpillar Tractor Co | Regenerative heat exchanger matrix |
DE2645742A1 (de) * | 1976-10-09 | 1978-04-13 | Kraftanlagen Ag | Speichermaterial fuer waerme- und/oder stoffuebertragung |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999051928A1 (de) * | 1998-04-02 | 1999-10-14 | Schümann Sasol Gmbh & Co. Kg | Latentwärmespeicherkörper |
DE10256551A1 (de) * | 2002-12-04 | 2004-06-24 | Abb Research Ltd. | Thermische Isolation |
DE102009034654A1 (de) * | 2009-07-24 | 2011-01-27 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Latentwärmespeicher und zugehöriges Herstellungsverfahren |
EP2278250A3 (de) * | 2009-07-24 | 2013-02-13 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Latentwärmespeicher und zugehöriges Herstellungsverfahren |
US9046308B2 (en) | 2009-07-24 | 2015-06-02 | Eberspaecher Exhaust Technology Gmbh & Co. Kg | Latent heat storage device and associated manufacturing method |
DE102012005359A1 (de) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Wärmespeicherelement |
DE102012005359B4 (de) * | 2012-03-13 | 2021-01-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Wärmespeicherelement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2664369A1 (fr) | 1992-01-10 |
FR2664369B1 (de) | 1997-03-07 |
DE4021492C2 (de) | 1993-10-07 |
DE4021492C3 (de) | 1997-09-04 |
US5305821A (en) | 1994-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4021492C2 (de) | Latentwärmespeicher mit einem Speicherbehälter | |
DE3932988C2 (de) | Wärmespeichereinheit | |
DE2855476C2 (de) | ||
EP1987300B1 (de) | Adsorptions-wärmepumpe, adsorptions-kältemaschine und adsorberelemente hierfür | |
DE3338879C2 (de) | Druckgasbehälter | |
DE112006002328T5 (de) | Wasserstoffspeichervorrichtung | |
DE3542185A1 (de) | Waermeaustauscher unter verwendung einer wasserstoff-okklusion-legierung | |
WO2014086462A1 (de) | Latentwärmespeicher und verfahren zu seiner herstellung | |
DE102011004202A1 (de) | Latentwärmespeicherelement und Energiespeicher | |
DE4010907C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer zeitlich abgeflachten Umhüllung aus Festelektrolytmaterial sowie deren Verwendung | |
EP0412146B1 (de) | Wärmespeicher mit expansionsbereich | |
EP0416065B1 (de) | Wärmespeicher mit expansionsausnehmungen | |
EP2314971B1 (de) | Wärmespeicher mit Energieeinspeisung zur langzeitstabilen und gleichmäßigen Leistungsabgabe und Verfahren hierzu | |
CH657793A5 (de) | Verfahren zur herstellung eines sintererzeugnisses. | |
DE2845755C2 (de) | ||
DE3223777C2 (de) | Metall-Hydridspeicher zur Speicherung von Wasserstoff | |
DE4214786A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines halters aus keramikmaterial | |
DE4313380A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Artefakts | |
DE2263044B2 (de) | Verfahren zum herstellen waermeisolierender teilchen | |
DE2717752A1 (de) | Waermerohr mit gesinterter kapillarer struktur und verfahren zu seiner herstellung | |
DE3536749A1 (de) | Laservorrichtung | |
DE1584786A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von gitterfoermigen Koerpern aus metallkeramischen Werkstoffen | |
AT405915B (de) | Verfahren zum herstellen von metall-matrix-verbundwerkstoffen und vorformhalter für dessen durchführung | |
AT200894B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von mit Kanälen ausgestatteten pulvermetallurgischen Gegenständen | |
EP0672095A1 (de) | Wärmespeichermedium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
D4 | Patent maintained restricted | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 5 |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |