KR970006716B1 - Heat sink material using latent heat of coal - Google Patents

Heat sink material using latent heat of coal Download PDF

Info

Publication number
KR970006716B1
KR970006716B1 KR1019930015512A KR930015512A KR970006716B1 KR 970006716 B1 KR970006716 B1 KR 970006716B1 KR 1019930015512 A KR1019930015512 A KR 1019930015512A KR 930015512 A KR930015512 A KR 930015512A KR 970006716 B1 KR970006716 B1 KR 970006716B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat storage
latent heat
storage material
latent
energy
Prior art date
Application number
KR1019930015512A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR950005946A (en
Inventor
김창신
Original Assignee
김창신
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김창신 filed Critical 김창신
Priority to KR1019930015512A priority Critical patent/KR970006716B1/en
Publication of KR950005946A publication Critical patent/KR950005946A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR970006716B1 publication Critical patent/KR970006716B1/en

Links

Classifications

    • 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

Abstract

The heat accumulated material of latent heat is produced by mixing 85-94.1 wt.% a sulfate of soda for industry as a main latent heat materials, 3.4-10 wt.% a coal as a nucleating agent and 2.5-5 wt.% a high absorbing polymer as a thickener. The heat accumulated material of latent heat is economical by producing without melting the constituent components and is contributed to energy recycling by using the coal.

Description

연탄재를 이용한 잠열축열재 및 제조방법Latent Heat Storage Material and Production Method Using Briquette Material

제1도는 본 발명의 축열재의 용융 및 고화 반복 실험장치도.1 is a repeating melting and solidification experiment apparatus of the heat storage material of the present invention.

제2도는 본 발명의 실시예 1의 축열재의 용융 및 고화반복 실험 후 고화시 시간에 따른 축열재의 온도변화곡선.2 is a temperature change curve of the heat storage material according to the time of solidification after the melting and solidification repeated experiment of the heat storage material of Example 1 of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 온도기록계 2 : 상변화물질조1: Temperature recorder 2: Phase change material tank

3 : 항온조 4 : 온수조3: thermostat 4: hot water bath

5 : 냉수조 6 : 온도조절계5: cold water tank 6: temperature controller

7 : 펌프 11 : 항온조온도7: pump 11: thermostat temperature

12 : 축열재온도 13 : 냉각시작12: heat storage material temperature 13: cooling start

14 : 잠열방출14 latent heat release

본 발명은 잠열축열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 주잠열재인 공업용 망초에 고흡수성 고분자, 연탄재(coal) 또는 보락스를 단순혼합하여 얻어지는 잠열축열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a latent heat storage material and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a latent heat storage material obtained by simply mixing a superabsorbent polymer, briquette or borax in an industrial forget-me-not, which is a main latent heat material. .

산업의 발달과 함께 에너지의 수요는 가히 폭발적으로 증대하면서, 우리나라와 같이 에너지 부존자원이 절대 부족한 나라에서는 태양열, 지열, 풍력, 조력 등에 의한 대체에너지 이용 기술의 개발과 불규칙한 전력수요로 인한 잉여전력의 효율적인 활용대책이 시급히 요망되고 있다.With the development of the industry, the demand for energy is exploding, and in countries such as Korea, where there is absolutely no energy resources, the development of alternative energy utilization technology by solar, geothermal, wind, tidal, etc. Effective utilization measures are urgently needed.

이러한 에너지 활용에 관한 기술개발중, 대체에너지의 활용분야에서는 에너지원을 규칙적이고 지속적인 에너지원으로 변환시켜 주기 위한 에너지의 저장기술이 절실하고 시급한 과제로 대두되고 있으며, 이에 대한 여러 가지 연구들이 진행되고 있다.During the development of technology related to the use of energy, in the field of using alternative energy, energy storage technology for converting energy sources into regular and continuous energy sources has emerged as an urgent and urgent task. have.

에너지 저장형태는 크게 4가지 형태로 대별될 수 있는데, 열 에너지는 잠열 및 현열상태로, 전자기 에너지는 유도장 에너지 또는 전기 에너지로, 기계적 에너지는 운동 또는 위치 에너지로, 화학적 또는 핵에너지는 그 자체의 형태로 저장된다.There are four main types of energy storage: thermal energy in latent and sensible states, electromagnetic energy induction field or electrical energy, mechanical energy in kinetic or potential energy, and chemical or nuclear energy in its own right. Is stored in the form.

그중에서도 열 에너지 저장시스템에 있어서는, 우선적으로 해결해야 할 과제로 고효율이며 에너지 저장밀도가 큰 축열장치의 개발을 들 수 있는데, 이러한 축열장치에서 사용되는 열에너지의 저장방법중 지금까지 알려진 대표적인 방법은 상기한 바와 같이 단상의 물질을 축열매질로 사용하는 현열이용형 축열방법 및 잠열이용형 축열방법이 있지만, 축열매질로 사용하는 잠열이용형 열에너지 저장방법이 단위체적당 축열밀도가 높고 적은 온도차 범위내에서 열을 저장할 수 있기 때문에 효율적인 축열방법으로 주목받고 있다.Among the thermal energy storage systems, the first problem to be solved is the development of a heat storage device having high efficiency and a high energy storage density. A representative method known so far among the storage methods of heat energy used in the heat storage device is described above. As described above, there is a sensible heat storage method and a latent heat storage heat storage method using a single phase material as a heat storage medium, but a latent heat storage thermal energy storage method using a heat storage medium has a high heat storage density per unit volume and can store heat within a small temperature difference range. Therefore, it is attracting attention as an efficient heat storage method.

잠열을 이용한 축열 시스템은 현열을 이용한 축열시스템보다 축열용량이 커서 장치의 크기 및 설치비를 크게 줄일 수 있으며, 거의 일정한 온도에서 축열과 방열을 할 수 있는 장점이 있다.The heat storage system using latent heat has a larger heat storage capacity than the heat storage system using sensible heat, which greatly reduces the size and installation cost of the device, and has the advantage of allowing heat storage and heat radiation at a substantially constant temperature.

이러한 잠열축열시스템은 1940년대부터 연구가 시작되고, 1970년대 2차례의 에너지 위기를 거치면서 활발히 연구되었다.This latent heat storage system has been actively researched since the 1940s and has undergone two energy crises in the 1970s.

효과적인 잠열축열재가 되기 위해서는 다음과 같은 조건들을 만족해야 할 필요가 있다.To be an effective latent heat storage material, it is necessary to satisfy the following conditions.

(1) 일정한 온도에서 상변화가 일어나야 하고 상변화온도가 사용온도 범위와 일치해야 한다.(1) The phase change should occur at a constant temperature and the phase change temperature should be consistent with the operating temperature range.

(2) 단위부피 및 단위무게당 축열용량이 커야 한다.(2) The heat storage capacity per unit volume and unit weight should be large.

(3) 상분리 현상이 없어야 한다.(3) There should be no phase separation phenomenon.

(4) 과냉각현상이 없어야 한다.(4) There should be no supercooling phenomenon.

(5) 결정성장속도가 커야 한다.(5) The crystal growth rate should be large.

(6) 열전도도가 커야 한다.(6) The thermal conductivity is to be large.

(7) 상변화에 따른 부피변화가 작아야 한다.(7) The volume change due to the phase change should be small.

(8) 증기압이 작아야 한다.(8) The vapor pressure is to be small.

(9) 화학적으로 안정하고, 부식성이 없어야 한다.(9) It should be chemically stable and not corrosive.

(10) 가격이 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 물질이어야 한다.(10) The material must be inexpensive and readily available.

그러나 현실적으로 상기한 조건들을 모두 만족하는 축열재는 없으며, 제각기 장단점이 있으므로 각 조건들을 최대한 만족시키는 물질을 잠열축열재로 선정할 수밖에 없다.However, in reality, there is no heat storage material that satisfies all of the above conditions, and each has its advantages and disadvantages, so it is necessary to select a material that satisfies each condition as the latent heat storage material.

예를 들어, 파라핀이나 고급지방산의 유기물들은 상분리 현상이나 과냉각현상이 없으며 부식성도 없는 장점이 있으나, 단위부피당 축열용량이 작아서 잠열축열재로 사용하기 곤란하다.For example, paraffin or higher fatty acids have no advantages in phase separation or supercooling and are not corrosive, but they are difficult to use as latent heat storage materials due to their low heat storage capacity per unit volume.

현재 가장 많이 연구되고 있는 것은 황산나트륨(망초), 인산나트륨 등의 무기수화물인데, 이들은 축열과 방열과정을 반복할 때 상분리 현상이 심하고 과냉각의 정도가 상당히 커서 잠열축열재로 직접 사용하기는 어렵다.Inorganic hydrates such as sodium sulfate (sodium sulphate) and sodium phosphate are currently being studied the most, and they are difficult to be used directly as a latent heat storage material due to the severe phase separation phenomenon and the high degree of supercooling when the heat storage and heat dissipation process is repeated.

따라서, 과냉각방지를 위해 적절한 조핵제를 사용하며, 이 조핵제는 결정핵형성의 전초단계인 미숙핵의 성장기질로서 미숙핵의 안전성을 높혀 결정핵형성에 필요한 활성화 에너지를 감소시키는 효과를 갖는다. 또한, 상분리 현상을 방지하기 위해서 잠열축열재가 들어있는 용기를 회전시키거나 물리적인 교반을 하는 방법, 증점제를 첨가하여 용융액의 점도를 높여 무수염의 침강을 방지하는 방법, 결정수를 흡수하는 고분자 매트릭스를 이용하는 방법등이 적용되나, 고분자 매트릭스를 이용하는 방법에 대한 연구가 가장 활발하다.Therefore, an appropriate nucleating agent is used to prevent supercooling, and the nucleating agent is a growth substrate of immature nucleus, which is the foremost step of nucleation, and increases the safety of immature nuclei, thereby reducing the activation energy required for nucleation. In addition, in order to prevent phase separation, rotating or physically stirring a container containing a latent heat storage material, adding a thickening agent to increase the viscosity of the melt to prevent sedimentation of anhydrous salt, and polymer matrix absorbing crystal water Is applied, but research on the method using the polymer matrix is the most active.

한편, 이와 같은 잠열축열재의 제조형태에도 다양한 변화가 추구되고 있으나, 대부분이 각 조성물질을 용융혼합하는 형태여서 잠열축열재 제조시 상당한 가열이 필요하고, 이에 따라 가열후 용융상태의 지속을 위해 열을 유지하는 공정이 불가피하다.On the other hand, various changes have been sought in the form of the latent heat storage material, but most of them are melt-mixed forms of the composition, which requires considerable heating in the production of the latent heat storage material. The process of maintaining is inevitable.

본 발명은 이러한 결점을 해소한 것으로 본 발명의 목적은 시약용이 아닌 공업용 망초에 고흡수성고분자, 연탄재 또는 보락스를 첨가하여 간단히 혼합함으로서, 구성물질을 용융시키지 않아 경제적이며 연탄재를 이용해 에너지 재활용에 기여하는 잠열축열재를 제공하는데 있다.The present invention solves these shortcomings, and an object of the present invention is to simply add super absorbent polymers, briquettes or boraxes to industrial forages, not for reagents, so that they do not melt the components and contribute to energy recycling using coal briquettes. To provide a latent heat storage material.

본 발명의 잠열축열재 제조방법에서는 결정수나 가교촉진제를 첨가하여 혼합시에 가교반응을 일으키는 것이 아니고, 이미 가교 반응되어 3차원 매트릭스가 형성된 고흡수성 및 고팽윤성 고분자를 직접 첨가, 혼합함으로서 가교반응을 도중에 일으켜야 하는 불편을 완전히 해소하고 있다.In the method of preparing the latent heat storage material according to the present invention, crosslinking reaction is performed by directly adding and mixing the superabsorbent and high swellable polymers which have already been crosslinked to form a three-dimensional matrix by adding crystal water or a crosslinking accelerator. It completely eliminates the inconvenience of having to make it along the way.

즉, 조핵제로서의 연탄재와 상분리 방지제로서의 고팽윤성 및 고흡수성 고분자의 1차 혼합물에 공업용 망초를 혼합하여 용융점 이상으로 온도를 올리면 수화물의 결정수가 고분자에 침투하여 하이드로겔을 형성하므로, 비조화용융점을 가지 수화물의 용융 및 고화가 아무리 반복되더라도 미용해된 무수염이 침점되지 않아 상분리 현상과 과냉각을 억제할 수 있게 된다.In other words, when industrial temperature is blended with a primary mixture of briquettes as nucleating agents and high swellable and superabsorbent polymers as phase separation agents, and the temperature is raised above the melting point, the crystal water of the hydrate penetrates into the polymer to form a hydrogel. No matter how repeated melting and solidification of branched hydrates, the undissolved anhydrous salts do not penetrate, thereby preventing phase separation and supercooling.

또한, 본 발명에서는 연탄재를 첨가하고 있는데, 이 연탄재는 혼합되므로서 수화물의 상분리방지 기능의 상승효과, 조핵제로서의 역할증대 효과, 망초결정 상태를 깨뜨리지 않는 체적유지 및 기밀성 보강유지 역할의 효과를 갖는다.In addition, in the present invention, the briquettes are added, and the briquettes are mixed to have a synergistic effect of preventing phase separation of the hydrate, an effect of increasing the role as a nucleating agent, a volume maintenance and an airtight reinforcement role that do not break the state of the forget-me-not. .

이하, 본 발명을 실시예를 통해 좀더 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예 1]Example 1

잠열축열재의 함량무게비(Wt%)를 변화시켜 조합한 후, 가열과 냉각과정에서 잠열온도와 과냉도를 측정하기 위하여 가열부와 냉각부로된 제1도의 실험장치를 구성하였다.After changing and combining the content weight ratio (Wt%) of latent heat storage material, the experimental apparatus of FIG. 1 which consists of a heating part and a cooling part was comprised in order to measure latent heat temperature and subcooling degree in heating and cooling process.

잠열재에서 고상 및 액상으로서의 상변화가 완료될 때 가열과 냉각과정의 펌프(7)의 작동은 조절박스에 의하여 자동적으로 작동 할 수 있도록 했다.The operation of the pump (7) during the heating and cooling process was automatically enabled by the control box when the phase change from the latent heat material to the solid and liquid phase was completed.

항온조(3)내에 온도센서를 두어 냉각과정에서 10℃, 가열과정에서 48℃로 일정하게 유지되도록 조절박스에 입력하고 아크릴관에 담겨있는 잠열축열재의 온도변화는 온도기록계(1)에 연결 측정할 수 있다.The temperature sensor in the thermostat (3) is inputted into the control box so as to be kept constant at 10 ° C in the cooling process and 48 ° C in the heating process, and the temperature change of the latent heat storage material contained in the acrylic tube is connected to the temperature recorder (1). Can be.

온도기록계(1), 항온조(3)에 침지된 상변화물질조(2), 온수조(4), 냉수조(5) 및 온도조절계(6)를 갖춘 제1도의 장치를 이용하여 수팽윤성 고분자와 연탄재 또는 조핵제의 첨가량을 변화시켜가면서 최적의 혼합조성을 구하였는데, 그 최적혼합조성에 의한 본 발명의 잠열축열재를 다음의 공정으로 얻었다.Water swellable polymer using the apparatus of FIG. 1 equipped with a temperature recorder (1), a phase change material tank (2) immersed in a thermostat tank (3), a hot water tank (4), a cold water tank (5), and a thermostat (6) The optimum mixing composition was obtained by varying the amount of briquette or nucleating agent added. The latent heat storage material of the present invention was obtained by the following process by the optimum mixing composition.

공업용 망초(Na2SO4, 10H2O)85g에 연탄재 10g, 고흡수성 고분자(폴리아크릴산염계 가교물, GS-2000) 5g을 첨가하여 단순교반 혼합하여 원하는 잠열축열재를 얻었다.10 g of briquettes and 5 g of superabsorbent polymer (polyacrylate-based crosslinked product, GS-2000) were added to 85 g of industrial manganese (Na 2 SO 4 , 10H 2 O), followed by simple stirring to obtain a desired latent heat storage material.

상기에서 얻어진 잠열축열재를 제1도의 용융 및 고화반복 실험장치에 넣고, 600회 이상의 용융 및 고화반복 실험 후 고화시 시간에 따른 잠열 축열재의 온도변화의 결과를 제2도에 나타낸다.The latent heat storage material obtained above is placed in the melting and solidification repeating apparatus of FIG. 1, and the result of temperature change of the latent heat storage material with time upon solidification after 600 or more melting and solidification repeating experiments is shown in FIG.

제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 잠열축열재는 600회 이상의 용융 및 고화반복 실험에서도 상분리현상 및 과냉각 현상이 나타나지 않고, 온도가 떨어지기 시작한 후 잠열이 발생하는 용융점에서 잠열재의 온도가 과냉각 현상없이 장시간 거의 일정하게 유지됨을 확인했다.As can be seen in Figure 2, the latent heat storage material of the present invention does not appear in the phase separation phenomenon and supercooling phenomenon even in more than 600 melting and solidification repeated experiments, the temperature of the latent heat material at the melting point where the latent heat occurs after the temperature starts to drop It was confirmed that it remained almost constant for a long time without the supercooling phenomenon.

[실시예 2]Example 2

상기 실시예 1의 잠열축열재 제조공정을 다음과 같이 한 이외는 실시예 1과 같이 했다.It carried out similarly to Example 1 except having performed the latent heat storage material manufacturing process of Example 1 as follows.

공업용 망초 85g에 연탄재 6g, 고흡수성고분 5g 및 보락스 4g을 첨가하여 교반혼합하여 잠열축열재를 제조했다.To 85 g of industrial forget-me-not, 6 g of briquettes, 5 g of superabsorbent polymers, and 4 g of borax were added and stirred and mixed to prepare a latent heat storage material.

이상과 같이하여 얻어진 본 발명의 잠열축열재는 통상의 잠열축열재와는 달리 조핵제로서 연탄재를 첨가해 얻어지며, 주잠열재를 융용하지 않고 구성물질을 통상의 혼합형태로 교반혼합함으로써, 용융에 따른 가열의 필요성이나 충진완료시까지 액상유지를 위한 열유지 시스템의 필요성이 없어져 경제적이며, 또한 체적이 최대인 교체상태일 때 충진함으로써 체적이 최소인 액체상태일 때 충진하는 통상의 용융혼합에 비해 용기와 잠열물질과의 체적변화에 따른 문제의 발생이 없어 극히 실용적이다.The latent heat storage material of the present invention obtained as described above is obtained by adding a briquette material as a nucleating agent, unlike the usual latent heat storage material, and by stirring and mixing the constituents in the usual mixing form without melting the main latent heat storage material, This eliminates the need for heating or the need for a heat retention system to maintain the liquid until filling is complete. It is extremely practical because there is no problem caused by the volume change between and latent heat substance.

Claims (4)

주잠열재로서 공업용 망초(Na2SO4, 10H2O) 85∼94.1 중량%, 조핵제로서 연탄재 3.4∼10 중량 % 및 중점제로서 고흡수성고분자 2.5∼5 중량%를 교반혼합하는 것을 특징으로 하는 연탄재를 이용한 잠열축열재의 제조방법.85 to 94.1 weight% of industrial manganese (Na 2 SO 4 , 10H 2 O) as the main latent material, 3.4 to 10 weight% of the briquette material as the nucleating agent and 2.5 to 5 weight% of the super absorbent polymer as the middle agent Method for producing a latent heat storage material using a briquette. 제1항의 제조방법으로 얻어지는 잠열축열재.The latent heat storage material obtained by the manufacturing method of Claim 1. 제1항에 있어서, 조핵제로서 연탄재 2.4∼6 중량%와 보락스 1.0∼4 중량%를 사용하는 것을 특징으로 하는 연탄재를 이용한 잠열축열재의 제조방법.The method for producing a latent heat storage material using briquettes according to claim 1, wherein briquettes are used in an amount of 2.4 to 6% by weight and borax 1.0 to 4% by weight. 제3항의 제조방법으로 얻어지는 잠열축열재.The latent heat storage material obtained by the manufacturing method of Claim 3.
KR1019930015512A 1993-08-11 1993-08-11 Heat sink material using latent heat of coal KR970006716B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019930015512A KR970006716B1 (en) 1993-08-11 1993-08-11 Heat sink material using latent heat of coal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019930015512A KR970006716B1 (en) 1993-08-11 1993-08-11 Heat sink material using latent heat of coal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR950005946A KR950005946A (en) 1995-03-20
KR970006716B1 true KR970006716B1 (en) 1997-04-29

Family

ID=19361069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019930015512A KR970006716B1 (en) 1993-08-11 1993-08-11 Heat sink material using latent heat of coal

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR970006716B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
KR950005946A (en) 1995-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Purohit et al. Inorganic salt hydrate for thermal energy storage application: A review
EP0101256B1 (en) Thermochemical energy storage
US10767093B2 (en) Phase change compositions
CN107502299B (en) Multi-phase medium phase-change heat storage material and preparation method thereof
CN111117572A (en) Composite phase-change material and preparation method thereof
EP1055719B1 (en) Method and apparatus for thermal transportation using polyvinyl alcohol
Fang et al. Optimal selection of thickeners for the phase change material of Na 2 S 2 O 3· 5H2O–CH3COONa· 3H 2 O
US4341649A (en) Energy storage medium and method
KR970006716B1 (en) Heat sink material using latent heat of coal
Zhang Research progress of phase change materials
CN114736658A (en) Organic-inorganic eutectic mixture phase-change heat storage material based on sodium acetate trihydrate and preparation method thereof
CN111978926A (en) Medium-temperature phase-change material based on clean heating
KR930009901B1 (en) Storage heat material
Sajen et al. Thermal Property Enhancement on Water based PCM in Spherical Container for Cold Storage Applications
JPH0525471A (en) Heat storage medium
CN115820214A (en) Microalgae-based coolant and preparation method thereof
JP2001152141A (en) Heat accumulator composition
CN111978930A (en) Phase change energy storage material composition and preparation method thereof
JPS63202687A (en) Thermal energy storage agent and method for storing thermal energy
JPS6111276B2 (en)
Shurcliff Process and apparatus for heat exchange
GB2094813A (en) Energy storage system medium
Friderichs et al. Heat storage medium of moistened Na 2 HPO 4. 12H 2 0 and method of a preparation thereof
GB2151249A (en) Heat storage material
JPH06159965A (en) Latent heat medium and heat collecting and accumulating system using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
NORF Unpaid initial registration fee