NO175378B - Materiale som omfatter CaBr2 for reversibel forandring fra flytende til fast fase - Google Patents

Materiale som omfatter CaBr2 for reversibel forandring fra flytende til fast fase

Info

Publication number
NO175378B
NO175378B NO873312A NO873312A NO175378B NO 175378 B NO175378 B NO 175378B NO 873312 A NO873312 A NO 873312A NO 873312 A NO873312 A NO 873312A NO 175378 B NO175378 B NO 175378B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
cabr2
mixture
weight
phase change
mol
Prior art date
Application number
NO873312A
Other languages
English (en)
Other versions
NO873312L (no
NO873312D0 (no
NO175378C (no
Inventor
George A Lane
Harold E Rossow
Original Assignee
Dow Chemical Co
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 Dow Chemical Co filed Critical Dow Chemical Co
Publication of NO873312D0 publication Critical patent/NO873312D0/no
Publication of NO873312L publication Critical patent/NO873312L/no
Publication of NO175378B publication Critical patent/NO175378B/no
Publication of NO175378C publication Critical patent/NO175378C/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • 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
    • 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
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00Heat exchange
    • Y10S165/902Heat storage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

Oppfinnelsen gjelder materialer for reversible over-ganger mellom flytende og fast fase. Mer spesifikt, gjelder oppfinnelsen en eutektisk blanding av CaBr2*6H20 og CaBr2 • 4H20, som har mer enn 5,4, men mindre enn 6,0 mol H20
pr. mol CaBr2.
En rekke faseforandringsmaterialer som er i stand til å lagre termisk energi som latent varme, er identifisert i "Solar Heat Storage: Latent Heat Materials" Volume 1, ved G.
A. Lane; CRC Press, Inc., 1983. Blant faseforandringsmateri-alene som er omtalt, er flere uorganiske eutektiske blandinger med overgangstemperaturer som varierer fra 13°C til 61°C (s 4 6 og 47). Eutektiske systemer er spesielt beskrevet på sidene 69 til 72 og 76 til 78. Definisjoner når det gjelder faseovergangstemperatur, smeltevarme, tetthet, under-kjøling og krystallvekst er gitt på sidene 42 og 43.
En definisjon når det gjelder kimdannelse og kimdannende midler er gitt på sidene 116 og 143. De tidligere nevnte definisjoner kan også anvendes på den foreliggende oppfinnelse.
Andre publikasjoner, særlig de som gjelder CaBr2'6H20 faseforandringsmaterialer, er japansk publikasjon 57-180684 som beskriver et faseforandringsmateriale med CaBr2*6H20 som blir tilsatt forskjellige barium- og/eller strontiumsalter for å forhindre underkjøling av faseforandringsmaterialet; japansk publikasjon 51-070193 omtaler et faseforandringsmateriale som omfatter CaBr2-6H20, som inneholder en liten mengde Sr(OH)2-8H20 eller Ba(OH)2-8HzO eller anhydridet, for å forhindre underkjøling av blandingen; og japansk publikasjon 57-076079 omtaler en blanding til faseforandring med CaCl2 og/eller CaBr2-6H20, som inneholder en liten mengde Sr- eller Ba-oksyd for å forhindre underkjøling av faseforandringsblandingen.
Lagringsmaterialer som gjennomgår en faseforandring, er blitt benyttet som et attraktivt alternativ til materialer som lagrer termisk energi som følbar varme så som f.eks. ved å øke temperaturen i vann eller stener. I motsetning, absor-berer et faseforandringsmateriale (PCM = phase change material) en stor mengde latent termisk energi gjennom sin faseforandring fra et fast stoff til flytende tilstand og frigjør slik termisk energi ved konstant temperatur mens prosessen reverseres.
Det eksisterer flere typer faseforandringsmaterialer som består av hydratiserte uorganiske salter og som generelt kan deles i to grupper: (1) salthydrater som gjennomgår mange cykler med frysing og opptining uten vesentlig adskillelse av de kjemiske komponenter klassifiseres som kongruent smeltende og eutektiske salthydrater, og (2) salthydrater som gjennomgår en vesentlig adskillelse av de kjemiske komponenter i løpet av gjentatte cykler med frysing og opptining, klassifiseres generelt som semikongruent smeltende eller inkongruent smeltende.
Salthydrater av gruppe (1), som er "kongruent smeltende" er hydratiserte materialer såsom, f.eks. CaBr2'6H20, for hvilke, på smeltepunktet med faste og flytende faser i stabil likevekt, den faste fase ikke inneholder annet hydratisert CaBr2 enn heksahydratet, og den flytende fase inneholder 6 mol vann for hvert mol CaBr2 pluss tilstrekkelig vann til å danne det stabile hydrat av eventuelle tilsetningsmaterialer i oppløsning.
Eutektiske salthydrater er blandinger av to eller flere komponenter blandet i et slikt forhold at smeltepunktet for blandingen er lavere enn smeltepunktet for hver av komponen-tene og slik at hele blandingen ved én og samme temperatur går fra fast form (frosset) til flytende form og omvendt. Et eksempel på et eutektisk salthydrat er et som omfatter 58,7 vekt% Mg(N03)2'6H20 og 41,3 vekt% MgCl2'6H20. Salthydratet av den type som kommer i betraktning her, er et eutektisk salthydrat .
Andre blandinger av komponenter som danner et eutektikum . enn de eutektiske blandinger som er definert her tidligere, er inkludert innen rammen av den foreliggende oppfinnelse og klassifiseres som enten "hyper-eutektiske" eller "hypo-eutektiske" hydratiserte saltblandinger. De hypereutektiske blandinger inneholder mer, og de hypo-eutektiske blandinger inneholder mindre av hovedkomponenten enn den eutektiske blanding.
Kalsiumbromidheksahydrat, CaBr2*6H20, inneholder
64,90 vekt% CaBr2 og smelter ved en temperatur på 34,3°C. Heksahydratet er kongruentsmeltende og danner et eutektikum med tetrahydratet som inneholder 66,95 vekt% CaBr2, og som smelter ved en temperatur på 33,8°C, med en hydratiserings-grad på 5,57. Mens smeltevarmen for CaBr2*6H20 er lavere enn for noen andre salthydrater, er en vesentlig egenskap dens meget høye tetthet. På volumetrisk basis, er en smeltevarme på 54 cal/cm<3> relativt høy i forhold til mange andre hydratiserte uorganiske salter. På vektbasis, er smeltevarmen for CaBr2'6H20 27,6 cal/g. Til anvendelse der plass er vesentlig, er CaBr2-6H20 således et meget gunstig faseforandringsmateriale.
Uttrykket "underkjøling" her refererer seg til en uoverensstemmelse mellom temperaturen, hvorved frysingen begynner og smeltetemperaturen for et gitt hydratisert salt når det avkjøles og varmes under stabile betingelser.
Uttrykkene "kimdanner" og "kimdannende middel" refererer seg til små "frø"-krystaller som starter krystallisering. For at eventuell kimdannelse og krystallvekst skal foregå, må det smeltede faseforandringsmaterialet være overmettet eller underkjølt. Hvis faseforandringsmaterialet er under sitt smeltepunkt, har tilsetning av kimdannende krystaller en ten-dens til å starte krystallisering.
Et eutektisk faseforandringsmateriale fryser til en polykrystallinsk blanding av de separate komponenter av den eutektiske blanding. Kimdannelse er mulig ved å starte ut-frysing av én av disse faser. Hvis bare én fase begynner å fryse, vil reduksjon i den gjenværende væske i blandingen heve liquidustemperaturen i den andre fase inntil kritisk underkjøling oppnås. På dette punktet vil den andre fase danne kim og begynne å fryse.
Uttrykket "additiv" omfatter i tillegg til kimdannere eller kimdannende midler, KBr og/eller NaBr for å bevirke senkning av faseforandringsmaterialets smeltepunkt.
Faseforandringsmaterialer pakkes ideelt i individuelle innkapslingsmidler til bruk i forbindelse med soloppvarmings-systemer til forretnings- eller boligbygg, til bruk i varme-utvekslingssystemer, hvori varmeutvekslingsspiraler eller plater plasseres i lagerbeholdere som inneholder faseforandringsmaterialet, o.l.. Eksempler på egnede kjente inn-kapslingsmaterialer for varmelagringsmaterialer kan også omfatte filmer som er ugjennomtrengelige for vann eller folier av plast/metall-laminater. Andre nyttige innkapslings-materialer er betong, metall eller plastikkbeholdere, rør o.l..
Oppfinnelsen ligger særlig i et materiale for reversibel forandring fra flytende til fast fase og som omfatter CaBr2
og som består av et eutektikum av CaBr2*6H20 og CaBr2*4H20
som har mer enn 5,4, men mindre enn 6,0 mol H20 pr. mol CaBr2.
Oppfinnelsen omfatter også anvendelse av materialet i en anordning for lagring av termisk energi og omfattende en form for innkapsling hvor materialet er hermetisk forseglet for å forhindre fordampning av vann fra materialet. Den nevnte blanding består av et eutektikum av CaBr2*6H20 og CaBr2*4H20
som har mer enn 5,4, men mindre enn 6,0 mol H20 pr. mol CaBr2.
Materialet ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved å blande CaBr2 og vann slik at det dannes en eutektisk blanding som har mer enn 5,4, men mindre enn 6,0 mol H20 pr. mol CaBr2, og fylle blandingen i et innkapslingsmateriale, og å forsegle hermetisk innkapslingsmaterialet for å forhindre fordampning av vann fra blandingen.
Fortrinnsvis omfatter blandingen et spesifisert kimdannende middel eller en blanding av slike kimdannende midler for effektivt å redusere underkjøling i den hydratiserte eutektiske blanding.
Eventuelt, omfatter blandingen for faseforandring ifølge oppfinnelsen også som tilsetningsstoff KBr og/eller NaBr i en mengde som er virkningsfull når det gjelder å senke smeltepunktet til blandingen.
Den foreliggende oppfinnelse representerer en vesentlig forbedring i utviklingen av en eutektisk blanding av CaBr2-6H20 og CaBr2*4H20 som smelter og fryser fullstendig og reversibelt ved en temperatur på 33,4°C og hvortil det kan tilsettes vann i forskjellige mengder uten å forårsake adskillelse av heksahydrat- og tetrahydratfåsene. Selv med varierende mengder vann i blandingen, smelter og fryser blandingen nesten isotermt, d.v.s. ved en konstant temperatur. Den isoterme fryseprosessen som finner sted refereres noen ganger til som en "fasereaksjon", idet den flytende fase forsvinner mens de to faste faser i den eutektiske blanding vokser. Det må legges merke til at adskillelse av materialet som dannes ved fasereaksjonen under frysing eller ved den motsatte reaksjon under smelting, sannsynligvis ikke vil finne sted. Ettersom begge faste stoffer dannes sammen, vil de forbli intimt blandet.
I et kongruent smeltende faseforandringsmateriale så som CaBr2-61120, adskilles f asef orandringsmaterialet ikke under smelting og frysing. Materialet lagrer varme isotermt, smelter fullstendig ved en temperatur på 34,3°C og fryser reversibelt ved den samme temperatur (i ekvilibrium). Imidlertid, i fabrikker som fremstiller i industriell målestokk, der faseforandringsmaterialer benyttes i store mengder, kan det kreves stor omhu og nøye kontroll av prosessparametrene for å sikre at CaBr2-saltet inneholder eksakt 6,0 mol H20 pr. mol CaBr2. Eventuelt overskudd av H20 som kan være tilstede i blandingen er meget skadelig fordi det under frysing dannes krystallinsk CaBr2*6H20 og lar det bli tilbake en mettet opp-løsning av CaBr2 i overskuddet av H20. Hvis temperaturen senkes, krystalliserer mer heksahydrat, men fullstendig frysing oppnås ikke før det kryohydratiske punkt (temperaturen hvorved et kryohydrat krystalliserer ut fra en blanding som fryser) oppnås ved en temperatur godt under 0°C.
En eutektisk blanding fremstilt ifølge den foreliggende oppfinnelse har den fordel at eventuelt ekstra vann som kan være tilstede i forskjellige mengder, fremdeles vil gjøre at blandingen smelter og fryser tilnærmet isotermt. Området for smelting av blandingen forblir innen et temperaturområde på bare 0,4 til 0,8°C.
I blandingen til faseforandring fremstilt ifølge oppfinnelsen, er CaBr2'4H20 tilstede i blandingen i en mengde større enn 0 vekt%, men mindre enn 30 vekt% og CaBr2-6H20 er tilstede i en mengde på mindre enn 100 vekt%, men mer enn 70 vekt%. Mer spesifikt, hvis blandingen inneholder mer enn 5,4 mol vann pr. mol CaBr2, er CaBr2*4H20 tilstede i blandingen i en mengde på mindre enn 30 vekt%, mens CaBr2"6H20 er tilstede 1 blandingen i en mengde større enn 70 vekt%. Når blandingen
inneholder 5,6 mol H20 pr. mol CaBr2, inneholder blandingen
2 0 vekt% CaBr2*4H20 og 80 vekt% CaBr2-6H20. Ved 5,8 mol H20
pr. mol CaBr2, inneholder blandingen 10 vekt% CaBr2*4H20 og 90 vekt% CaBr2-6H20. Når blandingen inneholder mindre enn 6,0 mol vann pr. mol CaBr2, er CaBr2*4H20 tilstede i blandingen i en mengde større enn 0 vekt% mens CaBr2'6H20 er tilstede i blandingen i en mengde på mindre enn 100 vekt%. Fortrinnsvis inneholder den eutektiske blanding fra 5,5 til 5,8 mol H20 pr. mol CaBr2. Mest foretrukket inneholder blandingen ca. 5,6 mol H20 pr. mol CaBr2.
Blandingen omfatter fortrinnsvis et kimdannende middel valgt fra BaO, Ba(OH)2, Ba (OH) 2-8H20, BaC03, BaS0A, BaCl2, BaCl2<*>2H20, BaBr2, BaBr2-2H20, Bal2, BaI2-6H20, SrO, Sr(OH)2, SrC03, SrSOA, SrCl2, SrCl2-6H20, SrBr2, SrBr2-6H20, Srl2, FeF2 og blandinger derav. Foretrukne kimdannende midler er BaO, Ba(OH)2, Ba(OH)2'8H20, BaCl2, BaCl2'2H20, BaI2'6H20, SrBr2 og SrBr2-6H20 og blandinger derav.
En kimdanner tilsettes til blandingen i en mengde som er virkningsfull når det gjelder å undertrykke underkjølings-egenskapene til den hydratiserte CaBr2 flytende fase. Virk-somme mengder av en valgt kimdanner for det hydratiserte CaBr2-saltet fremstilt ifølge oppfinnelsen, bestemmes ved å teste en gitt sammensetning i løpet av gjentatte fase-forandringscykler på tilsvarende måte som i fremgangsmåten som er benyttet i U.S. patent nr. 4.613.444, meddelt 23. september 1986.
En kimdanner i en mengde over ca. 2,0 vekt% av vekten av blandingen er vanligvis ikke skadelig for virkningen av faseforandringsblandingen, og gir dessuten ingen gunstig forbedring. I samsvar med dette er kimdanneren fortrinnsvis tilstede i en mengde fra ca. 0,005 til ca. 2,0 vekt% basert på blandingens totalvekt.
Blandingen fremstilt ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfatter eventuelt også KBr og/eller NaBr som virker som et modifiserende reagens for å variere frysepunktet til den grunnleggende faseforandringsblandingen. Det modifiserende reagens er tilstede i blandingen i en mengde større enn 0 vekt% opp til ca. 5,0 vekt% basert på blandingens totalvekt. En mengde større enn ca. 5,0 vekt% er vanligvis ikke skadelig for virkningen av faseforandringsblandingen og gir dessuten ingen gunstig økning når det gjelder å variere frysepunktet til blandingen. Virkningen av å tilsette KBr og/eller NaBr til blandingen er å senke frysepunktet i blandingen med så mye som 3°C.
Urenheter kan også være tilstede i faseforandringsblandingen i små mengder på mindre enn ca. 3,0 vekt% og for-utsatt at slike urenheter ikke har skadelig virkning på funk-sjonen til den vesentlige blandingen fremstilt ifølge oppfinnelsen, og som kan omfatte de her tidligere spesifiserte kimdannende midler og modifiserende tilsetningsstoffer. Urenheter kan omfatte f.eks. LiBr, MgBr2, CaCl2, Cal2 og blandinger derav.
De følgende eksempler illustrerer virkningen av den eutektiske blanding fremstilt ifølge oppfinnelsen, hvori ekstra vann av varierende mengder er tilsatt den hydratiserte kalsiumbromidblanding som fremdeles smelter og fryser nesten isotermt og innen et område fra 0,4 til 0,8°C.
Sammenlignende eksempel l
CaBr2-6H20 fremstilles ved å blande vann og hydratisert CaBr2. Blandingen bringes til et ekvilibrium ved smeltepunktet slik at både fast og flytende CaBr2*6H20 er tilstede. Heksahydratet inneholder 64,90 vekt% CaBr2 og har et smeltepunkt ved 34,3°C. Ved ekvilibrium fryser blandingen fullstendig ved denne temperaturen og danner 100 mol% CaBr2*6H20.
Dette eksempel viser at det kongruent smeltende faseforandringsmaterialet CaBr2*6H20 er meget tilfredsstillende og ikke skilles ad under smelting eller frysing. Blandingen lagrer termisk energi isotermt og smelter fullstendig ved en temperatur på 34,3°C og fryser reversibelt ved samme temperatur i ekvilibrium. Selv om blandingen fungerer meget tilfredsstillende, må det utvises stor omhu og nøye kontroll av prosessparametrene ved bruk av dette materialet ved industriell fabrikkfremstilling for å sikre at faseforandringsmaterialet inneholder nøyaktig 6,0 mol H20 pr. mol CaBr2.
Sammenlignende eksempel 2
På tilsvarende måte som i eksempel 1 fremstilles et hydratisert CaBr2 faseforandringsmateriale, bortsett fra at det brukes et overskudd av vann for å fremstille en blanding som har 6,4 mol vann pr. mol CaBr2. Dette f asef orandringsmaterialet har en smeltetemperatur under 32,6°C. Blandingen smelter fullstendig ved 32,6°C, men frysing foregår over et temperaturområde og er ikke absolutt fullstendig før blandingen når en temperatur godt under 0°C.
Dette eksemplet viser virkningen av å ha et overskudd av vann, dvs. 6,4 mol, i blandingen. Under frysing dannes krystallinsk CaBr2-6H20 og etterlater en mettet oppløsning av CaBr2 i det ekstra vann. Hvis temperaturen senkes, krystalliserer mer heksahydrat, men fullstendig frysing oppnås ikke før kryohydratpunktet (temperaturen hvorved et kryohydrat krystalliserer fra en frysende blanding), godt under 0°C, er nådd.
Eksempel 3
På samme måte som i eksempel 1 fremstilles et faseforandringsmateriale som inneholder 5,6 mol vann pr. mol CaBr2. Den eutektiske blandingen har et smeltepunkt på 33,4°C. Materialet fryser fullstendig ved 33,4°C og danner en intim blanding av 80 mol prosent CaBr2* 6H20/20 mol prosent CaBr2-4H20, med ingen væske tilbake i blandingen.
Dette eksemplet beskriver en eutektisk blanding fremstilt ifølge oppfinnelsen som inneholder 5,6 mol vann som smelter og fryser fullstendig og reversibelt ved ekvilibrium, dvs. ved en temperatur på 33,4°C.
Eksempel 4
Tre prøver fremstilles på samme måte som i eksempel 1,
bortsett fra at de eutektiske blandinger inneholder 5,7, 5,8 og 5,9 mol vann pr. mol CaBr2. De tre (3) blandingene har et smelteområde hhv. fra 33,4°C til 33,8°C, fra 33,4°C til 34,0°C og fra 33,4°C til 34,2°C. Hver av disse prøvene fryser fullstendig ved en temperatur på 33,4°C og danner en intim blanding som inneholder en mengde større enn 8 0 mol prosent
CaBr2*6H20 og mindre enn 20 mol prosent CaBr2'4H20.
Hver av blandingene smelter og fryser nesten isotermt med smelteområdet innenfor et lite temperaturområde fra 0,4 til 0,8°C.
Eksempel 5
Det lages en prøve tilsvarende den i eksempel 3, bortsett fra at den hydratiserte blandingen mettes med 2,6 vekt% kaliumbromid. Den eutektiske blandingen inneholder 5,5 mol vann pr. mol CaBr2 og har et smeltepunkt på 31,9°C. Blandingen fryser fullstendig ved denne temperaturen. Dette eksemplet illustrerer at det er mulig å variere frysepunktet på den eutektiske blanding ved å tilsette KBr for å senke smeltepunktet ved 2,4°C.
Eksempel 6
Det lages en prøve som i eksempel 5, bortsett fra at NaBr tilsettes den eutektiske blandingen i stedet for KBr. Den eutektiske blanding inneholder 5,6 mol vann pr. mol CaBr2 og 0,4 vekt% NaBr. Blandingen har et smeltepunkt på 33,1°C og fryser fullstendig ved denne temperaturen. Eksempel 6 viser at det er mulig å variere frysepunktet i blandingen med 1,2°C ved tilsetning av NaBr.
Eksempel 7
En prøve av et faseforandringsmateriale fremstilles fra 64,9 vekt% CaBr2 og 35,1 vekt% vann. Fryse-smelteunder-søkelser gjennomføres ved bruk av alikvoter av CaBr2-blandingen, hver med en vekt på 65 g. Ti på hverandre følgende fryse-smeltecykler gjennomføres ved alternativt å fryse hver alikvot i et vannbad ved en temperatur på ca. 10°C og der-etter smelte alikvoten i en ovn ved en temperatur på 4 0°C.
Av ti på hverandre følgende fryse-smeltecykler, unnlot CaBr2-blandingen å krystallisere ni ganger og måtte tilsettes kim av frosset CaBr2-heksahydrat for å krystallisere. I den tredje cykelen, fryser materialet spontant ved en temperatur på 22°C med 12°C underkjøling. Dette eksemplet indikerer behovet for tilsetning av et kimdannende reagens for å oppnå underkjøling av CaBr2-blandingen.
Eksempel 8
Til en annen alikvot av den samme CaBr2-blanding fra eksempel 7, tilsettes en tilstrekkelig mengde BaCl2*2H20 som kimdannende middel for å gi en faseforandringsblanding som inneholder 0,5 vekt% BaCl2. Under samme fremgangsmåte med fryse-smeltecykler som i eksempel 7, fryser prøven spontant ti ganger ut av ti med en gjennomsnittlig underkjøling på 8°C. Dette eksemplet indikerer at BaCl2 er virkningsfult som kimdannende middel i CaBr2-blandingen fremstilt ifølge oppfinnelsen. I dette eksemplet er imidlertid en større mengde av det kimdannende middel ønskelig, dvs. over 0,5 vekt%, for å regulere underkjøling av blandingen til mindre enn ca. 5°C.
Når 0,5 vekt% BaO benyttes i stedet for BaCl2 som kimdannende middel, fryser prøven spontant ti ganger av ti cykler med en gjennomsnittlig underkjøling på 1°C. Dette eksemplet viser at BaO er et utmerket kimdannende middel for CaBr2-faseforandringsblandingen fremstilt ifølge oppfinnelsen.
Eksempel 9
Ytterligere undersøkelser gjennomføres med 50 g alikvoter av faseforandringsblandingen fra eksempel 7. Ali-kvotene utsettes igjen for ti cykler med frysing ved rom-temperatur og smelting i en ovn ved en temperatur på 50°C. Med tre kimdannende midler valgt fra Bal2 (fra heksahydratet), Ba(OH)2 (fra oktahydratet) og SrBr2 (fra heksahydratet), fryser ti av ti prøver spontant med en gjennomsnittlig underkjøling på hhv. 7°C, 4°C og 10°C. Disse under-søkelsene viser at de tre kimdannende midler er virkningsfulle. Imidlertid, for å regulere underkjøling til mindre enn 5°C, særlig når det gjelder Bal2 og SrBr2, foretrekkes en øket mengde av det kimdannende middel, dvs. over 0,5 vekt%.
Flere andre kimdannende midler viser kimdannende virkning, men er noe mindre virkningsfulle, hvor det kimdannende middel fryser spontant med noen cykler og ikke fryser ved andre cykler inntil prøven plasseres i et isbad. Tilsetning av Sr(0H)2 som kimdannende middel forårsaker spontan frysing i tre av ti cykler. Tilsetning av Srl2 til faseforandringsblandingen forårsaker frysing av blandingen i to av ti cykler. Tilsetning av bariumsulfat som et kimdannende middel til blandingen, forårsaker frysing av blandingen i fire av ti cykler. Eksperimentene viser en gjennomsnittlig underkjøling på hhv. 7°C, 2°C og 11°C for de kimdannende midler Sr(OH)2, Srl2 og bariumsulfat. En større mengde kimdannende midler, dvs. større enn 0,5 vekt%, vil kreves i hvert tilfelle for å redusere underkjøling til mindre enn 5°C.
Fra eksemplene 8 og 9 kan det sluttes at de foretrukne kimdannende midler, ordnet etter virkning, er BaO, Ba(OH)2, Ba (OH) 2-8H20, Bal2, BaI2-6H20, BaCl2, BaCl2-2H20, SrBr2 og SrBr2- 6H20.

Claims (6)

1. Materiale som omfatter CaBr2 for reversibel forandring fra flytende til fast fase, karakterisert ved at det omfatter en eutektisk blanding av CaBr2-6H20 og CaBr2-4H20 som har mer enn 5,4, men mindre enn 6,0 mol vann pr. mol CaBr2, og eventuelt fra 0,5 til 8,0 vekt% av et modifiserende tilsetningsstoff og eventuelt fra 0,005 til 2,0 vekt% av et kimdannende middel.
2. Materiale i henhold til krav 1, karakterisert ved at det har fra 5,5 til 5,8 mol vann pr. mol CaBr2.
3. Materiale i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at CaBr2*4H20 er tilstede i den eutektiske blanding i en mengde større enn 0 vekt%, men mindre enn 30 vekt%, og hvori nevnte CaBr2-6H20 er tilstede i en mengde på mindre enn 100 vekt%, men større enn 70 vekt%.;
4. Materiale i henhold til krav 1, karakterisert ved at det som modifiserende tilsetningsstoff inneholder KBr eller NaBr for å senke smeltepunktet i den eutektiske blanding.;
5. Materiale i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at det som kimdannende middel for å redusere underkjøling av den eutektiske blanding til 5°C eller mindre under gjenvinning av lagret termisk energi ved krystallisering av den eutektiske blanding, inneholder BaO, Ba(OH)2, Ba (OH) 2-8H20, BaC03, BaS0A, BaCl2, BaCl2'2H20, BaBr2, BaBr2-2H20, Bal2, BaI2-6H20, SrO, Sr(0H)2, SrC03, SrS04, SrCl2, SrCl2-6H20, SrBr2, SrBr*6H20, Srl2, FeF2 eller blandinger av disse.
6. Anvendelse av materialet ifølge kravene 1 - 5 i en anordning for lagring av termisk energi, og omfattende en form for innkapsling hvor det nevnte materiale er hermetisk forseglet for å forhindre fordampning av vann fra materialet.
NO873312A 1986-08-08 1987-08-07 Materiale som omfatter CaBr2 for reversibel forandring fra flytende til fast fase NO175378C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/894,592 US4690769A (en) 1986-08-08 1986-08-08 Hydrated calcium bromide reversible phase change composition

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO873312D0 NO873312D0 (no) 1987-08-07
NO873312L NO873312L (no) 1988-02-09
NO175378B true NO175378B (no) 1994-06-27
NO175378C NO175378C (no) 1994-10-05

Family

ID=25403289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO873312A NO175378C (no) 1986-08-08 1987-08-07 Materiale som omfatter CaBr2 for reversibel forandring fra flytende til fast fase

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4690769A (no)
EP (1) EP0255928B1 (no)
JP (1) JP2529974B2 (no)
KR (2) KR900004706B1 (no)
CA (1) CA1295475C (no)
DE (1) DE3771142D1 (no)
DK (1) DK164113C (no)
ES (1) ES2022226B3 (no)
FI (1) FI84277C (no)
NO (1) NO175378C (no)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5239819A (en) * 1992-03-06 1993-08-31 Kinneberg Bruce I Sterol ice nucleation catalysts
US5861050A (en) * 1996-11-08 1999-01-19 Store Heat And Produce Energy, Inc. Thermally-managed fuel vapor recovery canister
US6793856B2 (en) 2000-09-21 2004-09-21 Outlast Technologies, Inc. Melt spinable concentrate pellets having enhanced reversible thermal properties
US6689466B2 (en) 2000-09-21 2004-02-10 Outlast Technologies, Inc. Stable phase change materials for use in temperature regulating synthetic fibers, fabrics and textiles
US7160612B2 (en) 2000-09-21 2007-01-09 Outlast Technologies, Inc. Multi-component fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of manufacturing thereof
US6855422B2 (en) 2000-09-21 2005-02-15 Monte C. Magill Multi-component fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of manufacturing thereof
US7244497B2 (en) 2001-09-21 2007-07-17 Outlast Technologies, Inc. Cellulosic fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of forming thereof
AU2002240106A1 (en) 2001-01-25 2002-08-06 Outlast Technologies, Inc. Coated articles having enhanced reversible thermal properties and exhibiting improved flexibility, softness, air permeability, or water vapor transport properties
US6402982B1 (en) 2001-04-02 2002-06-11 Energy Storage Technologies Inc. Phase change composition containing a nucleating agent
US9434869B2 (en) 2001-09-21 2016-09-06 Outlast Technologies, LLC Cellulosic fibers having enhanced reversible thermal properties and methods of forming thereof
WO2008116020A2 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Outlast Technologies, Inc. Articles having enhanced reversible thermal properties and enhanced moisture wicking properties to control hot flashes
US9102857B2 (en) * 2008-03-02 2015-08-11 Lumenetix, Inc. Methods of selecting one or more phase change materials to match a working temperature of a light-emitting diode to be cooled
JP5338699B2 (ja) * 2009-02-24 2013-11-13 株式会社デンソー 蓄熱装置
GB201315098D0 (en) * 2013-08-23 2013-10-09 Sunamp Ltd Strontium Bromide Phase Change Material
WO2016116406A1 (de) 2015-01-21 2016-07-28 Basf Se Gasdruckbehälter enthaltend ein gas, ein latentwärmespeichermaterial und einen porösen feststoff
US20180156546A1 (en) * 2016-12-01 2018-06-07 Najih Naser Thermal Energy storage system with enhanced transition array

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4272390A (en) * 1979-01-12 1981-06-09 The Dow Chemical Company Hydrated CaCl2 reversible phase change compositions with nucleating additives
JPS57170977A (en) * 1981-04-15 1982-10-21 Dow Chemical Co Reversible phase transfer composition of calcium chloride hexahydrate and potassium chloride
JPS57180684A (en) * 1981-04-30 1982-11-06 Matsushita Electric Works Ltd Heat accumulating material
US4637888A (en) * 1983-06-15 1987-01-20 The Dow Chemical Company Reversible phase change composition for storing energy
JPS60263060A (ja) * 1984-06-12 1985-12-26 日立造船株式会社 反応熱回収方法

Also Published As

Publication number Publication date
DK413887A (da) 1988-02-09
DK164113C (da) 1992-10-12
DK164113B (da) 1992-05-11
DE3771142D1 (de) 1991-08-08
ES2022226B3 (es) 1991-12-01
KR880002971A (ko) 1988-05-12
CA1295475C (en) 1992-02-11
KR880003214A (ko) 1988-05-14
NO873312L (no) 1988-02-09
KR900004706B1 (ko) 1990-07-02
JPS6343992A (ja) 1988-02-25
FI873441L (fi) 1988-02-09
FI84277C (fi) 1991-11-11
FI873441A0 (fi) 1987-08-07
EP0255928A1 (en) 1988-02-17
EP0255928B1 (en) 1991-07-03
JP2529974B2 (ja) 1996-09-04
FI84277B (fi) 1991-07-31
NO873312D0 (no) 1987-08-07
DK413887D0 (da) 1987-08-07
NO175378C (no) 1994-10-05
US4690769A (en) 1987-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO159939B (no) Varmelagringsmateriale med reversibel flytende/fast-faseforandring og anvendelse derav.
NO175378B (no) Materiale som omfatter CaBr2 for reversibel forandring fra flytende til fast fase
US4637888A (en) Reversible phase change composition for storing energy
Lane Phase change materials for energy storage nucleation to prevent supercooling
Carlsson et al. An incongruent heat-of-fusion system—CaCl2· 6H2O—Made congruent through modification of the chemical composition of the system
JP2581708B2 (ja) 熱エネルギ貯蔵組成物
CN107556972A (zh) 常低温相变储能介质及其制备方法
US4272392A (en) Hydrated Mg(NO3)2 /MgCl2 reversible phase change compositions
US4689164A (en) Eutectoid salt composition for coolness storage
US4283298A (en) Hydrated Mg(NO3)2 /NH4 NO3 reversible phase change compositions
DK163998B (da) Reversibelt faseaendringsmateriale til energilagring samt energilagringsindretning omfattende materialet
US4273666A (en) Hydrated Mg(NO3)2 reversible phase change compositions
US4272391A (en) Hydrated Mg(NO3)2 reversible phase change compositions
JPS6317313B2 (no)
JP2006131856A (ja) 潜熱蓄冷熱材組成物
US4406805A (en) Hydrated MgCl2 reversible phase change compositions
US4271029A (en) Hydrated Mg(NO3)2 reversible phase change compositions
Kannan et al. The Effects of Nucleating Agents on Phase Transition of a Salt Hydrate Phase-Change Material for Thermal Energy Storage Heat Exchangers
NO155972B (no) Blanding med reversibel flytende/fastfaseforandring av hydratisert mgcl2 og kimdannende additiv.
EP0807150A2 (en) Reversible hydrated magnesium chloride phase change compositions for storing energy
NO159178B (no) Reversibelt vaeske/faststoffaseforandringsmateriale og anvendelse derav.
Vaccarino et al. Low temperature latent heat storage with quasi-eutectic mixtures containing Ca (NO3) 2• 4H2O