FI75860C - Medium foer lagring av vaermeenergi och foerfarande foer framstaellning av detta. - Google Patents

Description

1 75860 Lämpöenergian varastointiväliaine ja menetelmä sen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee lämpökemiallisen energian varastointia käyttäen hyväksi suolahydraatin latenttia sulamislämpöä.

Lämpöä keräävä materiaali, joka varastoi lämpöä ominaisläm-mön (tai lämpösisällön) muotoon, menettää lämpöä ja käyttää siitä johtuvan lämpötilan laskun. Kuitenkin lämpöä keräävä materiaali, joka varastoi lämpöä latentin lämmön muotoon, menettää lämpöä muutoslämpötilassaan samalla, kun se pysyy va-kiolämpötilassa. Lisäksi latenttia lämpöä varastoiva materiaali voi varastoida enemmän energiaa tilavuusyksikköä kohti kuin materiaali, joka varastoi vain ominaislämpöä.

On hiomattu, että epäorgaaniset suolahydraatit ovat erityisen sopivia käytettäväksi lämpökemiallisen energian varastoinnissa, koska ne käyvät yleensä läpi muutoksen täysin hydratoitu-neesta (tai enemmän hydratoituneesta) faasista hydratoitumat-tomaan tai vähemmän hydratoituneeseen faasiin luonteenomaisessa muutoslämpötilassa, joka on tavallisesti välillä o 10-100 C samalla, kun ne absorboivat latenttia lämpöä. Nämä materiaalit luovuttavat faasimuutoksen latentin lämmön jäähtymisen aikana, kun yhdiste palaa takaisin hydratoituneempaan faasiin ja näin ollen niitä voidaan käyttää varastoimaan lämpöä pitämällä niitä vähemmän hydratoituneessa faasissa. Koska materiaali on pidettävä muutoslämpötilan yläpuolella, jotta se pysyisi vähemmän hydratoituneessa faasissa, materiaali ja siitä tehdyt laitteet varastoivat välttämättä sekä latenttia että ominaislämpöä.

Suolahydraattien käyttöön liittyy kaksi pääongelmaa: ilmiö, joka tunnetaan alijäähtymisenä ja vaikeudet, jotka liittyvät faasimuutoksen epäyhtenäisyyteen.

Kun suolahydraatin sulatetta, ts. suolahydraattia sen vähemmän hydratoituneessa faasissa yhdessä vetensä kanssa jäähdytetään.

2 75860 se pyrkii olemaan palaamatta takaisin täysin hydratoitunee-seen faasiin, kunnes seoksen lämpötila on muutoslämpötilan alapuolella. Tämä ilmiö tunnetaan "alijäähtymisenä" ja on epämieluisa, sillä tämä ominaislämmön menetys alentaa varastoma-teriaalin hyödyllistä talteenotettavaa energiasisältöä ja myös lämpötila, jossa muutos varsinaisesti tapahtuu, tulee ennalta arvaamattomaksi. Alijäähtymisongelman lievittämiseksi sulate voidaan "nukleoida" heterogeenisella materiaalilla, jolla on samantapainen atomijärjestys ja hilaetäisyys kuin kiteytetyllä hydratoidulla yhdisteellä.

Toinen ja vatevampi haitta suolahydraattien käytölle piilee faasimuutoksen epäyhtenäisyydessä täysin hydratoituneen faasin ja vähemmän hydratoituneen faasin välillä. Kun materiaali kuumennetaan muutoslämpötilaan, se joutuu vedettömään tai vähemmän hydratoituneeseen faasiin ja vaikka osa vedettömästä kiinteästä aineesta saattaa liueta omaan kideveteensä, on todennäköisintä, että ainakin osa vedettömästä kiinteästä aineesta jää liukenematta. Tällä liukenemattomalla kiinteällä aineella on tavallisesti suurempi tiheys kuin ympäröivällä nesteellä ja sen vuoksi se painuu pohjaan. Tämän jälkeen, kun sulate jäähdytetään, vedetön materiaali ja kidevesi eivät ole riittävän läheisesti sekoittuneet ja osa kiinteästä vedettömästä materiaalista ei kykene liittymään uudelleen kideveteensä: tämän vuoksi kiinteän vedettömän materiaalin kyseisen osan faasimuutoksen latentti lämpö ei vapaudu jäähdytyksessä ja systeemistä tulee palautumaton ja epästabiili.

Tämä epäyhtenäisyys voidaan voittaa sekoittamalla sulatetta käyttäen mekaanista sekoitinta, mutta tätä ei yleensä suosita, koska se vaatii lisäenergian syöttöä ja suurempia kustannuksia ja enemmän huoltoa. Suositumpi lähestymistapa epäyhtenäisyysongelman ratkaisemiseksi, joka on omaksuttu, on valmistaa lämpöenergiaa varastoiva materiaali kemiallisen suspension muotoon, jossa hydratoitunut suola on alunperin sekoitettu materiaaliin, joka kun hydratoitunut suola joutuu vedettömään tai vähemmän hydratoituneeseen muotoon, suspendoi tehokkaasti vedettömän materiaalin 3 75860 kiinteät hiukkaset, jotka ovat oman kidevetensä välittömässä läheisyydessä. On ehdotettu käytettäväksi luonnon paksunnos-aineita, kuten tärkkelystä, silloitettua tärkkelystä tai selluloosaa, alginaatteja, turvepehkua ja puuhaketta suspension pohjana. Vaihtoehtoisesti on ehdotettu käytettäväksi synteettisiä paksunnosaineita, kuten synteettisiä polymeerejä, esim. polyvinyylialkoholia, polyakryylihappoa, polyetylee-nioksidia ja akryyliamidipolymeereja. Erilaisia muita materiaaleja on myös ehdotettu, kuten kaoliinia, piimaata, magne-siumoksidia, kseoliitteja ja höyrystettyä piidioksidia.

EP-hakemusjulkaisussa 11 411 kuvataan lämpöenergian varas-tointiväliaine, joka koostuu suolahydraatista ja kantajavä-liaineesta, joka käsittää ristisidotun synteettisen polymeerin .

EP-hakemusjulkaisusta 41 990 (DE-2 952 166) tunnetaan latentin lämmön varastointiväliaine, jossa on useita komponentteja sisältävä kantajaväliaine, johon sisältyy polysakkaridin stabilisaattori .

GB-hakemusjulkaisussa 1 543 336 ehdotetaan, että latentin läimnön varastointiväliaineelle voi olla eduksi, jos siihen sisällytetään yksi tai useampi kantajamateriaali ja julkaisussa mainitaan useita polymeerejä, jotka voivat olla sopivia, ja joihin sisältyvät gelatiini, pektiinit ja polysakkaridit.

Tämän keksinnön mukaisesti on aikaansaatu lämpöenergian varastointiväliaine, joka sisältää suolan, joka kykenee suorittamaan muutoksen hydratoituneemmasta faasista vähemmän hydra-toituneeseen faasiin, kun se lämmitetään muutoslämpötilan yläpuolelle, joka suola absorboi latentin lämmön muutoksen aikana ja luovuttaa latentin lämmön päinvastaisen muutoksen aikana ja kantajaväliaineen, joka on polysakkaridi, jolle varastointiväliaineelle on tunnusomaista, että polysakkaridi käsittää ksantaanikumin.

75860 4

Edullisesti suola on natriumasetaatti ja ksantaanikumin pitoisuus on vähintään 0,05 painoprosenttia väliaineesta.

Edullisesti natriumasetaatin moolisuhde veteen on oleellisesti 1:3.

Ksantaanikumia voidaan käyttää yksin tai yhdessä galaktoman-niinien, kuten guar-kumihartsin ja/tai johanneksenleipäpuuku-min (valeakaasiakumihartsin) kanssa.

Väliaine voi sisältää liukenematonta nukleointiainetta nat- riumasetaatin katalyysiä varten, edullisesti tetranatriumpy- rofosfaattidekahydraattia Na p o .10H O. Nukleointi- 4 2 7 2 katalyyttinä käytettävää tetranatriumpyrofosfaattidekahyd-raattia on edullista käyttää korkeintaan 1 painoprosentin väkevyyksinä väliaineen kokonaispainosta.

Keksintöä kuvataan nyt esimerkin avulla viitaten liitteenä oleviin piirroksiin, joissa: kuvio 1 on kaavapiirros siitä, minkä uskotaan olevan ksantaa-nikumihartsin toistuva yksikkörakenne; kuvio 2 on osittain auki leikattu perspektiivikuvanto osasta energian varastointilaitetta, jossa käytetään keksinnön mukaista lämpöenergian varastointiväliainetta; kuvio 3 on kaavapiirros siitä, minkä uskotaan olevan guar-kumihartsin toistuva yksikkörakenne; ja kuvio 4 on kaavapiirros siitä, minkä uskotaan olevan valeakaasiakumihartsin toistuva yksikkörakenne.

Tämän keksinnön mukainen edullinen lämmön varastointimate- riaali koostuu natriumasetaattihydraatista suspendoituna hyd- rofiiliseen ksantaanikumiin. Natriumasetaattitrihydraatti on edullinen, koska sillä on suuri latentti sulamislämpö, luok- o kaa 270 kj/kg ja muutoslämpötilaksi annetaan yleensä 58,4 C. Nämä ominaisuudet ovat edullisesti verrattavissa käyttökelpoi- 5 75860 suuden suhteen yleisemmin käytettyjen suolahydraattien, kuten natriumsulfaattidekahydraatin (Na SO .lOH O) ominai- 2 4 2 suuksiin, joka suola tunnetaan yleisemmin glauber-suolana, jolla on pienempi latentti sulamislämpö (250 kj/kg) ja muu-. o toslämpötila 32,4 C.

Eräs lämpöenergian varastointimateriaaliin tarkoitetun sus-pensioväliaineen tärkeimmistä ominaisuuksista on, että sen tulee muodostaa pysyvä suspensio ja että sen ei tule estää suolan faasimuutosta. Jotta suspensio olisi pysyvä, sillä tulee olla juoksevuusraja tai ainakin näennäinen juoksevuusraja, jota suspensiossa olevan hiukkasen paino ei ylitä. (Juoksevuusra ja on leikkausrasituksen arvo, jonka alapuolella valumista ei tapahdu, tai toisin sanoen minimivoima pinta-alayksikköä kohti, joka siihen on kohdistettava ennen kuin valumista tapahtuu). Monilla aikaisemmin ehdotetuista paksunnos- aineista ei ole juoksevuusrajaa ja/tai ne toimivat vain nostaen sulatteen viskositeettia, mutta eivät tyydyttävässä määrin, koska paksuntimien ja tuloksena olevan suspension viskositeetti on lämpötilasta riippuvainen.

6 75860 Tämän keksinnön edullisessa toteutusmuodossa suolahydraatti (edullisesti natriumasetaattitrihydraatti) suspendoidaan luonnon hydrofiilisella biopolysakkaridilla, joka tunnetaan ksantaani-kumihartsina. Ksantaanikumihartsin havaitaan olevan erittäin sopiva suspension muodostamiseen, koska se on yhteensopiva monien suolahydraattien kuten natriumasetaatin kanssa, muodostaa hydrogeelin, jolla on tarkoin määrätty juoksevuusraja ja sillä on myös viskositeetti, joka on riippumaton lämpötilasta ja pH-arvosta. Sopiva suspensioväliaine voidaan myös saavuttaa ksantaanikumihartsin väkevyydellä, joka on niinkin pieni kuin 0,05 paino-% väliaineesta.

Kuva 1 esittää sitä, minkä uskotaan olevan ksantaanikumihartsin toistuva yksikkörakenne, joka kumihartsi on korkean molekyyli-painon luonnon hiilihydraatti, jonka molekyylipaino sen tavallisessa muodossa on n. 2 miljoonaa, mutta se voi olla niinkin korkea kuin 13-50 miljoonaa. Ksantaanikumihartsia tuottaa mikro-organismi Xanthomanus Campestris käymisprosessissa, kumihartsin ollessa solun ulkoinen erite, jota muodostuu haitallisten olosuhteiden aikana ja joka auttaa eloonjäämisessä. Kaupallisesti mikro-organismia fermentoidaan hyvin ilmastetussa väliaineessa, joka sisältää glukoosia, typpilähteen, dikaliumvetyfosfaattia ja joitakin hivenalkuaineita. Käymisprosessin lopussa kumi-hartsi saostetaan isopropyylialkoholissa, kuivataan ja jauhetaan. Kumihartsia sen kuivatussa ja jauhetussa tilassa myy Kelco, joka on Merck & Co. Inc.-yhtiön osasto, kauppanimillä "Keltrol" ja "Kelzan", joista Kelzan on kaupallinen laatu.

Ksantaanikumin pääketju on samantapainen kuin selluloosalla, jossa g-D-glukoosiyksiköt ovat sitoutuneet toisiinsa 1- ja 4-asemien kautta. Sivuketju koostuu kolmesta eri monosakkaridista (mannoosi, glukoosi ja glukoronihappo) natrium-, kalium- ja kalsiumsekasuolan muodossa ja on sitoutunut jokaisen pääketjussa 7 75860 olevan vuorottaisen glukoosijäännöksen 3-asemaan. Koska kumi-hartsilla on muuttumaton kemiallinen rakenne, sillä on yhtenäiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet ja kuten uskotaan, sivuketjut muodostavat suojan pääketjulle ja antavat ylimääräistä stabiilisuutta.

Sen lisäksi, että ksantaanikumi on sopiva suspensiomateriaalin muodostamiseen, kumihartsin vesiliuokset osoittavat pseudoplas-tisia ominaisuuksia. Näin ollen geeli, jonka ksantaanikumi-hartsi/natriumasetaattitrihydraattimateriaali muodostaa sulan faasin aikana, ts. kun materiaali on yli 58°C:n lämpötilassa, osoittaa myös pseudoplastisia ominaisuuksia sen ollessa juokseva leikkausrasituksen aikana (kuten kaadettaessa) mutta saadessa takaisin alkuperäisen viskositeettinsa heti kun se on levossa.

Tämä ominaisuus on erityisen hyödyllinen tämän keksinnön mukaisten lämmön varastointilaitteiden valmistuksessa, kuten esimerkiksi sen, joka on esitetty kuvassa 2 ja jota kuvataan jäljempänä.

Vaikka ksantaanikumihartsilla on luontaista kykyä vastustaa bakteerien aiheuttamaa hajoamista, koska sen kehittämä toiminta on suojan aikaansaaminen haitallisia olosuhteita vastaan, on edullista liittää pieni määrä bakteerimyrkkyä suspensioon, jotta taattaisiin, että se kestää bakteerien hyökkäystä pitkän ajanjakson.

Keksinnön eräissä toteutusmuodoissa pidetään parempana alijäähtymisen estämistä; näissä tapauksissa seokseen sisällytetään ytimenmuodostusainetta ja tähän tarkoitukseen tetranatriumpyro-fosfaattihydraatin on huomattu olevan erityisen sopiva käytettynä edullisesti korkeintaan 1 %:n väkevyyksinä väliaineen kokonaispainosta. Toteutusmuodoissa, joissa alijäähtyminen on estetty tai "ensimmäistä tyyppiä" olevassa materiaalissa ksantaa-nikumihartsipitoisuus on välillä 0,05-3 % ja edullisemmin välillä 0,5-2 % materiaalin kokonaispainosta.

8 75860

Viitaten nyt kuvaan 2 siinä esitetään tämän keksinnön mukainen lämpökemiallisen energian varastointilaite, joka käsittää useita toisistaan erillään olevia yhdensuuntaisia levyjä, joissa jokaisessa levyssä sivu-, ylä- ja pohjaseinämät sulkevat sisäänsä sarjan kanavia tai kennoja, joita väliseinät 2 erottavat toisistaan. Levyt ja väliseinät on voitu muodostaa valetusta tai suu-lakepuristetusta polypropeenista tai muista muoveista. Johtuen lämpöenergian varastointimateriaalin yllä mainitusta pseudo-plastisesta ominaisuudesta se voidaan lisätä kanaviin kaatamalla sen ollessa sulassa tilassa, minkä jälkeen kanavat suljetaan.

Lämpöä siirretään kanavissa olevaan materiaaliin ja siitä pois johtamalla virtaavaa ainetta levyjen 1 välisten rakojen 3 läpi, lämmönsiirron ollessa tehokasta johtuen kanavien suhteellisen pienestä koosta. Näin ollen energian varastointimateriaalin lämmittämiseksi kuumaa virtaavaa ainetta johdetaan rakojen 3 läpi ja lämmön poistamiseksi materiaalista johdetaan kylmää virtaavaa ainetta. Erilaiset muunnokset tähän esimerkkeinä olevaan perusrakenteeseen ovat mahdollisia tarkoituksen ollessa siirtää lämpöä tehokkaasti varastointimateriaalin ja virtaavan aineen välillä. Esimerkiksi virtaava aine voitaisiin johtaa levyissä olevien kanavien läpi lämpöenergiaa varastoivan materiaalin ollessa levyjen välisissä raoissa.

On huomattava, että vain vähäistä kiinteiden hiukkasten erottumista tapahtuu yllä kuvatun laitteen monien lämmitys- ja jäähdytys-jaksojen aikana. Materiaali voidaan myös käyttää minkä tahansa syvyisten tai tilavuuksisten kammioiden yhteydessä, vaikka on edullista käyttää yllä kuvattuja suhteellisen pieniä kammioita hyvän lämmönsiirron takaamiseksi virtaavasta väliaineesta lämmön varastointiväliaineeseen.

Kun tämän tyyppinen lämpöenergian varastointilaite sisältää ensimmäistä tyyppiä olevaa materiaalia, se varastoi sekä latentin että ominaislämmön muodossa olevaa lämpöä ja sille voi löytyä monia sovellutuksia, kuten aurinkoenergian varastointi ja johtuen sen 58,4°C:n muutoslämpötilasta se soveltuu ihanteellisesti "märkiin" lämmityssysteemeihin ja lämpöpumppuun, jonka syöttöteho 9 75860 saadaan joesta, maasta tai ilmasta. Tällaisessa tapauksessa lämpöpumppua voidaan käyttää halvalla kuormituspohjasähköllä ja varastointilaite voi varastoida energian päiväkäyttöön kotitalous- tai teollisuuskäyttöön tarkoitettuun lämmitysveteen tai käytettäväksi keskuslämmitysjärjestelmässä.

Kuten edellä kuvattiin suolahydraatit natriumasetaattitrihyd-raatti mukaanluettuna voivat sulaa epäyhtenäisesti faasimuutoksessa vähemmän hydratoituneeseen tilaan, jolloin sulate pyrkii olemaan palaamatta takaisin hydratoituneempaan tilaan oikeassa muutoslämpötilassa. Tätä alijäähtymistä voi jatkua (natrium-asetaattitrihydraatin tapauksessa), kunnes sulate saavuttaa -20°C:n lämpötilan, ennen kuin itsestään tapahtuva ytimenmuo-dostus tapahtuu. Ytimenmuodostus tapahtuu kuitenkin vaihtelevis-sa lämpötiloissa 58,4°C:n muutoslämpötilan alapuolella. Tätä ilmiötä on aina pidetty epämieluisana ja kuten tämän keksinnön ensimmäistä tyyppiä olevalla materiaalilla on yleensä edullista estää alijäähtyminen. Kuitenkin tämän keksinnön lisätoteutus-muodoissa alijäähtymisilmiötä modifioidaan ja käytetään aikaansaamaan latentin lämmön varastointimateriaalin ja -laitteen toinen tyyppi.

Näissä toteutusmuodoissa edullinen lämpöenergian varastointi-materiaali koostuu natriumasetaattihydraatista suspendoituna hyd-rogeeliin, joka sisältää suhteellisen suuren pitoisuuden hydro-fiilista polysakkaridia, joka on edullisesti ksantaanikumi-hartsia, tyypillisesti välillä 1-5 % ja edullisemmin välillä 3,5 % kokonaispainosta.

On huomattu, että jäähdytettäessä sulatetta, jonka ksantaani-kumihartsipitoisuus on välillä 1-5 % ja jossa ei ole ytimen-muodostusainetta, ytimenmuodostusta ja sen vuoksi faasimuutosta ei tapahdu ennen kuin sulate tarkoituksellisesti aktivoidaan, jossa vaiheessa lämpötila nousee terävästi muutoslämpötilaan ja kaikki latentti lämpö vapautuu. Materiaalia voidaan varastoida varautuneessa tilassa vaadittaessa monia kuukausia ja 10 75860 varata ja purkaa toistuvasti. Eräät näytteet ovat käyneet tähän mennessä läpi yli 100 lämmitys- ja jäähdytysjaksoa.

Tällä materiaalilla ominaislämpö ei varastoidu, koska se vapautuu jäähdytettäessä sen ympäristön lämpötilaan, jossa varattua materiaalia varastoidaan: tämän nimenomaisen materiaalin ja siitä tehtyjen laitteiden tarkoituksen ollessa varastoida vain latenttia lämpöä.

Näiden toteutusmuotojen etuna on, että materiaalia ja laitteita ei tarvitse pitää muutoslämpötilan yläpuolella laitteiden pitämiseksi varattuina. Juuri tämä ominaispiirre tekee pitkäaikais-varastoinnista elinkelpoisen ehdotuksen.

Ksantaanikumihartsipitoisuuksien ollessa niinkin korkeat kuin 5 %, varastointitehokkuus tai faasimuutokselle todellisuudessa alttiina oleva materiaalin prosenttimäärä on selvästi pienempi kuin materiaaleilla, joilla on alemmat ksantaanikumipitoisuudet.

Eräs tapa parantaa tätä tehokkuutta on korvata ksantaanikumi-hartsi muilla polysakkarideilla, jotka antavat saman viskositeet-tivaikutuksen pienemmillä pitoisuuksilla ja on huomattu, että polysakkaridien seoksilla on synergistisiä vaikutuksia viskositeettiin. Erityisesti ksantaanikumihartsin yhdessä galaktomannii-nien, kuten guar-kumihartsin ja/tai valeakaasiakumihartsin kanssa on huomattu antavan samanlaisen viskositeetin kasvun paljon pienemmällä kokonaispitoisuudella kuin pelkkä ksantaanikumi-hartsi. Edullinen kokonaispitoisuus voidaan laskea esimerkiksi 3-5 %:sta 1-1,5 %:iin.

Kuvissa 3 ja 4 esitetään guar-kumihartsin ja valeakaasiakumihartsin yksinkertaistetut rakenteet. Molempien polymeerien runko on rakentunut β—(1—> 4)-sidoksisten D-mannoosiyksikköjen lineaarisesta ketjusta ja runkoon on kiinnittynyt a-(l-> 6)-sidoksella yhden yksikön D-galaktoosisivuketjuja. Guar-kumihartsilla mannoosin ja galaktoosin välinen suhde on 1,8 ja valeakaasia-kumihartsilla suhde on 4.

,, 75860

Ksantaanikumihartsi/valeakaasiakumihartsia on saatavissa kaupallisesti sekoitettuna tuotteena, joka tunnetaan nimellä "Kelgum", joka on kauppanimi ja jota markkinoi Kelco Inc.

Johtuen ksantaanikumihartsi/valeakaasiakumihartsiliuoksen korkeasta näennäisestä viskositeetista, kiinteiden aineiden suspensio voidaan saavuttaa hyvin pienillä pitoisuuksilla.

Kun ksantaanikumihartsia sekoitetaan guar-kumihartsiin tai valeakaasiakumihartsiin, se menettää pseudoplastisuutensa muodostuneen geelin ollessa termisesti reversiibeli ja niinpä yleensä ensimmäistä tyyppiä olevalla materiaalilla (jossa ksantaanikumi-hartsin pitoisuus on joka tapauksessa pieni) polysakkaridiseokset eivät ole normaalisti tarpeen ja ksantaanikumihartsin pseudo-plastisuusominaisuudesta on suurempaa hyötyä. Kuitenkin kuten yllä selostettiin kun vaaditaan tehokkuuden parannusta kuten asianlaita saattaa olla toista tyyppiä olevan materiaalin eräillä sovellutuksilla, polysakkaridiseoksilla on tärkeämpi merkitys.

Geelitetty sulate voidaan luotettavasti aktivoida tai nukleoida, ts. "laukaista", jollakin tavoin useilla eri menetelmillä. Yleensä tekniikkana näyttää olevan nukleoida sulate lisäämällä ulkoista nukleointilähdettä (upotetun nukleointilähteen osoittautuessa tehottomaksi) tai aiheuttamalla paikallista palamista. Sopiva nukleointilähde lisättäväksi on yksittäinen kide tai joissakin olosuhteissa terävä kärki. Paikallinen sulaminen voidaan saavuttaa esimerkiksi pienellä sähkövirralla tai pseudoplastisten ksantaanikumihartsigeelien kyseessä ollen paikallinen sulaminen voi johtua geeliin kohdistetusta leikkausrasituksesta. Geelin laukaiseminen voidaan saada aikaan joko käsin,automaattisin tai kauko-ohjatuin keinoin.

Energian varastointilaitteille, joissa käytetään toista tyyppiä olevaa materiaalia, jossa on suuremmat ksantaanikumihartsin ja/tai valeakaasiakumihartsin ja/tai guar-kumihartsin pitoisuudet, voi löytyä sovellutuksia, esimerkiksi tällainen varastointilaite 12 75 8 6 0 voitaisiin liittää moottoriajoneuvoon, jossa pakokaasua ja/tai jäähdytysväliainetta käytetään lämmittämään laitetta, joka sen jälkeen, kun ajoneuvon moottori on sammutettu, jäähtyy "lykättyyn alijäähtyneeseen" tilaan. Laite voitaisiin sitten tarvittaessa nukleoida käsin, automaattisin tai kauko-ohjaus-keinoin ja käyttää sitä moottorilohkon esilämmittämiseen moottorin eliniän pidentämiseksi ja auttamaan käynnistystä tai lämmittämään matkustajatiloja ja poistamaan huurre ikkunoista tai mihin tahansa näiden yhdistelmään tai jopa poistaa se ajoneuvosta ja käyttää johonkin muuhun tarkoitukseen.

Laitteella on ilmeisiä sotilaallisia sovellutuksia, kuten tankkien tai muiden moottoriajoneuvojen moottorilohkon ja/tai akkujen esilämmitykseen, jotka ajoneuvot ovat eteentyönnetyissä asemissa.

Se voitaisiin liittää pelastusvälineisiin, kuten pelastusliivei-hin ja -lauttoihin.

Laitteita, joihin liittyy joko ensimmäistä tai toista tyyppiä olevaa materiaalia, voidaan käyttää sarjoina absorboimaan toisarvoista jätelämpöä jäähdytystornista tai teollisista prosesseista. Nämä laitteet voivat olla siirrettäviä niin, että lämpöä voitaisiin kuljettaa muihin paikkoihin käytettäväksi tarvittaessa .

Lopuksi annetaan joitakin esimerkkejä tyypillisistä tavoista valmistaa lämpöenergian varastointiväliaineita tämän keksinnön mukaisesti ja esimerkkejä, jotka osoittavat energian varastointi-väliaineiden erikoisominaisuuksia. Edullinen lähtöaine on ksan-taanikumihartsi, jota myydään rekisteröidyllä tavaramerkillä "Kelzan" ja joka on hydrofiilinen kolloidi ja näin ollen, kun tämä materiaali on kerran kostutettu, se liukenee hyvin nopeasti. Kuitenkin kun raemassa pannaan veteen sekoittamatta riittävästi sen täydelliseksi dispergoimiseksi, ilmestyy solvaattikokkarei-ta, jotka muodostavat kerroksen, joka estää kokkareen sisuksen kostumisen. Näin ollen kumihartsin dispergointi veteen vaatii suuren leikkausvoiman sekoitusta. Suuren leikkausvoiman sekoit- 13 75860 timen tai hänunentimen pitäisi tuottaa hyvä pyörre ja edullisesti sekoitin on sijoitettu sivuun sekoitusastian keskustasta maksi-miturbulenssin saamiseksi pyörteen alimpaan osaan. Sekoitin-siipien tulee olla upoksissa liiallisen ilmastuksen estämiseksi. Jauhettua kumihartsia sihdataan hitaasti pyörteen yläosan seinämille niin, että yksittäiset rakeet kostuvat, saattamalla lisäys päätökseen, ennen kuin tuloksena oleva seoksen paksuuntuminen tuhoaa pyörteen.

Esimerkki 1 0,8 g Kelzan-kumihartsia lisättiin varovaisesti 78,44 grammaan tislattua vettä ja sekoitettiin käyttäen yllä mainittua pyörre-menetelmää ja sekoitusta jatkettiin 30 minuuttia, jotta varmistettiin, että Kelzan oli täysin kostunut. Tämä viskoosi neste lisättiin sitten kolviin, joka sisälsi 120,56 g vedetöntä natriumasetaattia ja tätä seosta sekoitettiin perusteellisesti ja lämmitettiin 80°C:een, kunnes kaikki kiinteät hiukkaset olivat liuenneet. Seoksen annettiin jäähtyä 10°C:lla ja ylläpidettiin sitten 70°C:ssa. Tämän jälkeen lisättiin 2 g murskattua tetra-natriumpyrofosfaattidekahydraattia ja sekoitettiin perusteellisesti 30 minuuttia.

Saatu seos kaadettiin sitten polypropeeniputkeen, joka suljettiin ja asetettiin sitten vesihauteeseen ja lämmitettiin sen jälkeen 40-70°C:een.

Esimerkki 2 8 g Kelzan-kumihartsia lisättiin varovaisesti 79,44 g:aan tislattua vettä ja sekoitettiin esimerkin 1 mukaisesti. Saatu liuos lisättiin sitten kolviin, joka sisälsi 120,56 g vedetöntä natriumasetaattia ja tätä seosta sekoitettiin perusteellisesti ja lämmitettiin 80°C:een, kunnes kaikki kiinteät hiukkaset olivat liuenneet. Veden häviö estettiin käyttäen kylmävesijäähdyttimiä. Saatua seosta sekoitettiin 30 minuutin ajan ja kaadettiin sitten sopivaan polypropeeniputkeen.

14 75860

Esimerkki 3

Esimerkin 2 mukaisesti valmistetun lämpöenergian varastointivä-liaineen annettiin jäähtyä huoneen lämpötilaan ja se laukaistiin sitten lisäämällä natriumasetaattitrihydraatin siemenkitei-tä. Seos luovutti välittömästi latentin lämpönsä ja kohosi 55°C:n lämpötilaan. Seos lämmitettiin sitten uudelleen 70°C:een ja jäähdytettiin sitten kylmässä vesihauteessa. Väliaine voitiin jälleen laukaista kuten edellä.

Esimerkki 4

Esimerkin 2 mukaisen lämpöenergian varastointiväliaineen annettiin jäähtyä ja sitä varastoitiin sitten 10°C:n lämpötilassa 150 päivää. Tämän jakson jälkeen näyte siemennettiin käyttäen natriumasetaattitrihydraatin kidettä, jolloin näytteen lämpötila nousi jyrkästi 55°C:een ja luovutti latentin lämpönsä.

Seos lämmitettiin sitten uudelleen 70°C:een ja jäähdytettiin kylmässä vesihauteessa. Väliaine voitiin sitten laukaista uudelleen kuten edellä.

Claims (5)

1. Medium för lagring av värmeenergi innehällande ett sait som är kapabelt att övergä frin en mera hydratiserad fas tili en mindre hydratiserad fas dk det uppvärms över en över-gängs temperatur, vilket salt absorberar latent värme under övergängen och avger den latenta värmen under en övergäng i motsatt riktning, och ett bärarmedium som utgöres av en poly-sackarid, kännetecknat av att polysackariden omfattar xan-tangummi.

1. Lämpöenergian varastoi ntivä1 lal ne, joka sisältää suolan, joka kykenee suorittamaan muutoksen hydratoituneemmasta faasista vähemmän hydratoituneeseen faasiin, kun se lämmitetään muutos!ämpöti1 an yläpuolelle, joka suola absorboi latentin lämmön muutoksen aikana ja luovuttaa latentin lämmön päinvastaisen muutoksen aikana ja kantajavällaineen, joka on polysakkaridi, tunnettu siitä, että polysakkaridi käsittää ksantaanlkumi n.

2. Medium för lagring av värmeenergi enligt patentkravet 1, kännetecknat av att koncentrationen av xantangummi är minst 0,05 viktprocent av mediet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämpöenergian varastoi nti väl 1 a1 ne , tunnettu siitä, että ksantaanikumi n pitoisuus on vähintään 0,05 painoprosenttia väliaineesta.

3. Medium för lagring av värmeenergi enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att koncentrationen av xantangummi är inom intervallet 0,5-5 viktprocent av mediet.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen lämpöenergian varastoi nti väl iai ne, tunnettu siitä, että ksantaanikumin pitoisuus on alueella 0,5-5 painoprosenttia väliaineesta.

4. Medium för lagring av värmeenergi enligt nigot av de förgäende patentkraven, kännetecknat av att saltet utgöres av natriumacetat.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämpö-energian varastoi ntiväliai ne, tunnettu siitä, että suola on natriumasetaatti.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen lämpöenergian varas-tolntivällaine, tunnettu siitä, että natriumasetaatin moo-lisuhde veteen on oleellisesti 1:3.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämpö-energian varastointi väliaine, tunnettu siitä, että polysakkaridi käsittää ksantaanikumin yhdessä ainakin yhden galakto-mannaanin kanssa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen lämpöenergian varas-tointivällalne, tunnettu siitä, että galaktomannaanl käsittää vähintään yhden guar-kumin tai Johannekseni eipäpuukumin. 16 75860

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lämpö-energian varastointiväliaine, tunnettu siitä, että ksantaa-nikumin pitoisuus on sellainen, että se mahdollistaa väliaineen pitämisen stabiilisti huomattavasti muutoslämpötilan alapuolella suolan ollessa alijäähtyneessä tilassa.

9. Menetelmä lämpöenergian varastointiväliaineen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että sekoitetaan vedetöntä nat-riumasetaattia ksantaanikumin ja veden kanssa natriumasetaatin suhteen veteen ollessa moolisuhteena oleellisesti 1:3.

5. Medium för lagring av värmeenergi enligt patentkravet 4, kännetecknat av att molförhällandet mellan natriumacetat och vatten är väsentligen 1:3.