RU2763288C1 - Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates - Google Patents

Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates Download PDF

Info

Publication number
RU2763288C1
RU2763288C1 RU2020140982A RU2020140982A RU2763288C1 RU 2763288 C1 RU2763288 C1 RU 2763288C1 RU 2020140982 A RU2020140982 A RU 2020140982A RU 2020140982 A RU2020140982 A RU 2020140982A RU 2763288 C1 RU2763288 C1 RU 2763288C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
composition
eutectic mixture
calcium
heat storage
Prior art date
Application number
RU2020140982A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Сергеевич Тестов
Светлана Владимировна Моржухина
Артём Маркович Моржухин
Original Assignee
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна")
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 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") filed Critical Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна")
Priority to RU2020140982A priority Critical patent/RU2763288C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2763288C1 publication Critical patent/RU2763288C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/36Nitrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G11/00Compounds of cadmium
    • 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
    • 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency

Abstract

FIELD: heat-saving technologies; energy-saving technologies.
SUBSTANCE: heat-accumulating composition, based on an eutectic mixtures of calcium nitrate tetrahydrate and cadmium nitrate tetrahydrate, contains an eutectic mixture of Ca(NO3)2·4H2O and Cd(NO3)2·4H2O with the addition of expanded graphite and carboxymethylcellulose, or an eutectic mixture of Ca(NO3)2·4H2O and Cd(NO3)2·4H2O with the addition of calcium oxide and carboxymethylcellulose, or an eutectic mixture of Ca(NO3)2·4H2O and Cd(NO3)2·4H2O with the addition of calcium hydroxide and carboxymethylcellulose. The heat-accumulating composition is characterized by a temperature of a phase transition, which ensures the operability of the composition as heat-accumulating material, between 36 and 45°C. The specified composition is prepared by heating to 60°C of the eutectic mixture of Ca(NO3)2·4H2O and Cd(NO3)2·4H2O, melting for 30 min with constant mixing, holding for 10 min, sequential addition of additives and further mixing for 3 h with a temperature control of 60°C.
EFFECT: invention makes it possible to obtain material for accumulating excess heat energy for the purpose of heating rooms, motor vehicle salons.
1 cl, 9 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к теплоаккумулирующим материалам, которые хранят и отдают тепло в температурном диапазоне 36-45°С за счет процессов фазового перехода и могут применяться для аккумулирования избытка тепловой энергии с целью обогрева помещений, салонов автотранспорта и поддержания температуры. Возможно внедрение предлагаемого теплоаккумулирующего материала в систему подогрева полов для обеспечения оптимальных температурных условий на протяжении холодных периодов года.The invention relates to heat storage materials that store and release heat in the temperature range of 36-45°C due to phase transition processes and can be used to accumulate excess thermal energy to heat rooms, vehicle interiors and maintain temperature. It is possible to introduce the proposed heat storage material into the floor heating system to ensure optimal temperature conditions during the cold periods of the year.

Известен «Теплоаккумулирующий материал» (патент SU 867918 А1, дата приоритета: 25.10.1979) на основе кристаллогидратов нитратов кадмия и никеля в соотношении 45-55:55-45 с эвтектической температурой плавления 37.5°С, которая на 2-6°С ниже, чем у предлагаемых составов на основе кристаллогидратов нитратов кальция и кадмия и теплотой плавления 140-145 Дж/г, что примерно на 20-24 Дж/г выше, чем у предлагаемых составов на основе кристаллогидратов нитратов кальция и кадмия (в зависимости от соотношения компонентов). Авторами не показаны уровни переохлаждения данного материала и нет информации о наличии/отсутствии у него фазовой сегрегации, динамической и кинематической вязкостей, теплоемкости жидкой фазы, плотности жидкой фазы, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала, без которых невозможно спроектировать тепловой аккумулятор на основе ТАМ. Поэтому оценить эффективность теплоаккумулирующего материала на основе кристаллогидратов нитратов кадмия и никеля нельзя, и невозможно рассчитать параметры тепловых аккумуляторов на его основе.Known "Heat storage material" (patent SU 867918 A1, priority date: 10/25/1979) based on crystalline hydrates of cadmium and nickel nitrates in the ratio 45-55:55-45 with a eutectic melting point of 37.5°C, which is 2-6°C lower than the proposed compositions based on crystalline hydrates of calcium and cadmium nitrates and the heat of fusion 140-145 J/g, which is approximately 20-24 J/g higher than the proposed compositions based on crystalline hydrates of calcium and cadmium nitrates (depending on the ratio of components ). The authors did not show the levels of supercooling of this material and there is no information on the presence / absence of phase segregation, dynamic and kinematic viscosities, heat capacity of the liquid phase, density of the liquid phase, heat accumulation density, total enthalpy in the operating temperature range and accumulation time, which determines the performance of the material, without which it is impossible to design a heat accumulator based on TAM. Therefore, it is impossible to evaluate the efficiency of a heat storage material based on crystalline hydrates of cadmium and nickel nitrates, and it is impossible to calculate the parameters of heat accumulators based on it.

Другой состав, предложенный авторами в патенте на изобретение SU 834088 А1 (дата приоритета: 30.05.1979) содержит кристаллогидраты нитратов кальция и кобальта в соотношении 45-55:55-45. Температура плавления данного состава 29.1-29.3°С с теплотой плавления 128-135 Дж/г. Температура фазового перехода данного материала не соответствует заявленному диапазону температур. Также кристаллогидрат нитрат кобальта начинает разлагаться при 50°С, поэтому контролировать постоянный состав при высоком содержании кристаллогидрата нитрата кобальта сложно. Также авторами не показаны уровни переохлаждения данного материала и нет информации о наличии/отсутствии у него фазовой сегрегации, динамической и кинематической вязкостей, теплоемкости жидкой фазы, плотности, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала.Another composition proposed by the authors in the patent for invention SU 834088 A1 (priority date: 05/30/1979) contains crystalline hydrates of calcium and cobalt nitrates in the ratio 45-55:55-45. The melting point of this composition is 29.1-29.3°C with a heat of fusion of 128-135 J/g. The phase transition temperature of this material does not correspond to the declared temperature range. Also, hydrated cobalt nitrate begins to decompose at 50°C, so it is difficult to control a constant composition at a high content of hydrated cobalt nitrate. Also, the authors do not show the levels of supercooling of this material and there is no information on the presence / absence of phase segregation, dynamic and kinematic viscosities, heat capacity of the liquid phase, density, heat storage density, total enthalpy in the operating temperature range and accumulation time, which determines the material's performance.

Известен «Теплоаккумулирующий состав на основе кристаллогидрата нитрата цинка» (SU 983134 А1, дата приоритета: 21.05.1981) содержащий 0.5-5% кристаллогидрата нитрата кобальта и 99.5-95% кристаллогидрата нитрата цинка. Данный состав не является эвтектическим. Авторы использовали кристаллогидрат нитрата кобальта как добавку для снижения переохлаждения. Авторам удалось снизить переохлаждение до 5-7°С при температуре плавления 36.4°С. Тем не менее, данные по энтальпии плавления отсутствуют. Еще одним существенным недостатком является отсутствие информации о наличии/отсутствии у него фазовой сегрегации, динамической и кинематической вязкостей, теплоемкости жидкой фазы, плотности, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала.Known "Heat storage composition based on hydrated zinc nitrate" (SU 983134 A1, priority date: 21.05.1981) containing 0.5-5% hydrated cobalt nitrate and 99.5-95% hydrated zinc nitrate. This composition is not eutectic. The authors used cobalt nitrate crystalline hydrate as an additive to reduce hypothermia. The authors managed to reduce the supercooling to 5-7°C at a melting point of 36.4°C. However, data on the enthalpy of fusion are not available. Another significant drawback is the lack of information about the presence / absence of phase segregation, dynamic and kinematic viscosities, heat capacity of the liquid phase, density, heat storage density, total enthalpy in the operating temperature range and accumulation time, which determines the performance of the material.

Состав более сложного строения на основе кристаллогидратов нитратов предложен в патенте на изобретение RU 2567921 С1 «Теплоаккумулирующий материал» (дата приоритета: 29.04.2014). Авторы использовали для приготовления смеси кристаллогидраты нитратов цинка, никеля, магния и лития в соотношениях 4.5-6.5:10.5-14.5:16.5-18.5:68.5-60.5 массовых процентов соответственно. Энтальпия плавления составила 220 Дж/г при температуре плавления 25.5°С. Температура фазового перехода данного материала не соответствует заявленному диапазону температур. Переохлаждение не превышает 4°С. К недостаткам данного патента можно отнести также отсутствие информации о наличии/отсутствии у него фазовой сегрегации, динамической и кинематической вязкостей, теплоемкости жидкой фазы, плотности, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала.A composition of a more complex structure based on nitrate crystalline hydrates is proposed in the patent for invention RU 2567921 C1 "Heat storage material" (priority date: 04/29/2014). The authors used to prepare a mixture of crystalline nitrates of zinc, nickel, magnesium and lithium in ratios of 4.5-6.5:10.5-14.5:16.5-18.5:68.5-60.5 mass percent, respectively. The enthalpy of melting was 220 J/g at a melting temperature of 25.5°С. The phase transition temperature of this material does not correspond to the declared temperature range. Subcooling does not exceed 4°C. The disadvantages of this patent include the lack of information about the presence / absence of phase segregation, dynamic and kinematic viscosities, heat capacity of the liquid phase, density, heat storage density, total enthalpy in the operating temperature range and accumulation time, which determines the performance of the material.

Известен способ получения теплоаккумулирующего материала, описанный в патенте ЕР 1156097 В1 (дата приоритета 15.10.2003), в котором предлагается улучшенный способ вакуумной пропитки графитовой матрицы фазопереходным материалом. Авторами указывается возможность использования Ca(NO3)2⋅4Н2О или Cd(NO3)2⋅4H2O. Такие важные характеристики, как уровни переохлаждения состава, наличие/отсутствие у него фазовой сегрегации, динамической и кинематической вязкостей, теплоемкости жидкой фазы, плотности, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала, не указаны, поэтому определить работоспособность предложенного состава затруднительно.A known method for obtaining a heat storage material is described in patent EP 1156097 B1 (priority date 10/15/2003), which proposes an improved method for vacuum impregnation of a graphite matrix with a phase transition material. The authors indicate the possibility of using Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O or Cd(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O. Such important characteristics as the levels of supercooling of the composition, the presence / absence of phase segregation, dynamic and kinematic phase, density, heat storage density, total enthalpy in the operating temperature range and accumulation time, which determines the performance of the material, are not indicated, so it is difficult to determine the performance of the proposed composition.

Известен патент US 9914865 В2 (дата приоритета 13.03.2018), в котором Ca(NO3)2⋅4Н2О и Cd(NO3)2⋅4H2O также рассматривались в качестве исходных веществ для получения теплоаккумулирующих составов. Количественное содержание Ca(NO3)2⋅4Н2О и Cd(NO3)2⋅4H2O в составах, включающих эти кристаллогидраты вместе со сложной органикой, ионными жидкостями, не указано. Также не показаны уровни переохлаждения данного материала, наличия/отсутствия у него фазовой сегрегации, плотности, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала. Из-за этого определить работоспособность составов затруднительно.Known patent US 9914865 B2 (priority date 03/13/2018), in which Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O and Cd(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O were also considered as starting materials for obtaining heat storage compositions. The quantitative content of Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O and Cd(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O in compositions containing these crystalline hydrates together with complex organics, ionic liquids, is not indicated. Also, the levels of supercooling of this material, the presence / absence of phase segregation, density, heat storage density, total enthalpy in the operating temperature range and accumulation time, which determines the performance of the material, are not shown. Because of this, it is difficult to determine the performance of the compositions.

Известен патент WO 2020074883 А1 (дата приоритета 16.04.2000), в котором авторы рассматривают возможность создания теплоаккумулирующих составов комбинацией солей, в том числе кристаллогидратов металлов 2 группы, в том числе Ca(NO3)2⋅4Н2О и LiNO3⋅3H2O в качестве основных компонентов теплоаккумулирующего состава. Авторы указывают, что содержание Ca(NO3)2⋅4Н2О и LiNO3⋅3H2O варьируется от 40% до 95%. Кристаллизация такого состава, после добавления зародышеобразователя находилась на уровне 18°С, что не соответствует заявленному температурному диапазону 36-45°С. Также не рассматриваются значения энтальпии плавления, фазовой сегрегации, динамической и кинематической вязкостей, теплоемкости жидкой фазы, плотности, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала.Known patent WO 2020074883 A1 (priority date 04/16/2000), in which the authors consider the possibility of creating heat-storage compositions by a combination of salts, including crystalline hydrates of group 2 metals, including Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O and LiNO 3 ⋅3H 2 O as the main components of the heat storage composition. The authors indicate that the content of Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O and LiNO 3 ⋅3H 2 O varies from 40% to 95%. Crystallization of this composition, after adding the nucleating agent was at the level of 18°C, which does not correspond to the stated temperature range of 36-45°C. Also, the values of the enthalpy of melting, phase segregation, dynamic and kinematic viscosities, heat capacity of the liquid phase, density, heat storage density, total enthalpy in the operating temperature range, and accumulation time, which determines the performance of the material, are not considered.

В патенте DE 59702643 D1 (дата приоритета 21.12.2000) предлагается материал фазопереходного типа для тепло- и холодоаккумулирования от -25 до 150°С, содержащие графитовую матрицу и фазопереходный материал. Недостатком данного изобретения является то, что не показаны уровни переохлаждения данного материала, а также нет информации о наличии/отсутствии у него фазовой сегрегации, динамической и кинематической вязкостей, теплоемкости жидкой фазы, плотности, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала.Patent DE 59702643 D1 (priority date 12/21/2000) proposes a phase transition material for heat and cold storage from -25 to 150°C, containing a graphite matrix and a phase transition material. The disadvantage of this invention is that the levels of supercooling of this material are not shown, and there is no information about the presence / absence of phase segregation, dynamic and kinematic viscosities, heat capacity of the liquid phase, density, heat storage density, total enthalpy in the operating temperature range and time accumulation, which determines the performance of the material.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков является состав, описанный в патенте SU 943265 А1 (дата приоритета: 20.10.1980). В нем предлагается использовать кристаллогидраты нитратов кадмия и цинка в соотношении 35-45:65-55. Данный состав имеет температуру фазового перехода 27.4°С и теплоту плавления 123-129 Дж/г. Температура фазового перехода данного материала не соответствует заявленному диапазону температур. Недостатком данного изобретения является то, что не показаны уровни переохлаждения данного материала, а также нет информации о наличии/отсутствии у него фазовой сегрегации, динамической и кинематической вязкостей, теплоемкости жидкой фазы, плотности, плотности аккумулирования теплоты, суммарной энтальпии в рабочем температурном диапазоне и времени аккумуляции, определяющей работоспособность материала.Closest to the proposed invention in terms of essential features is the composition described in the patent SU 943265 A1 (priority date: 20.10.1980). It proposes to use crystalline hydrates of cadmium and zinc nitrates in a ratio of 35-45:65-55. This composition has a phase transition temperature of 27.4°C and a heat of fusion of 123–129 J/g. The phase transition temperature of this material does not correspond to the declared temperature range. The disadvantage of this invention is that the levels of supercooling of this material are not shown, and there is no information about the presence / absence of phase segregation, dynamic and kinematic viscosities, heat capacity of the liquid phase, density, heat storage density, total enthalpy in the operating temperature range and time accumulation, which determines the performance of the material.

Таким образом, к недостаткам всех вышеописанных патентов можно отнести отсутствие экспериментальных данных о плотности, вязкости, теплоемкости, теплопроводности и плотности аккумулирования энергии, и затруднение их расчетов в связи с отсутствием информации о способе исследования материалов и графических данных. Кроме того, лишь в некоторых работах переохлаждение рассматривается как влияющий на эффективность работы ТАМ фактор. Однако ни в одной из работ не приведена аккумулирующая способность полученных смесей.Thus, the disadvantages of all the above patents include the lack of experimental data on density, viscosity, heat capacity, thermal conductivity and energy storage density, and the difficulty of their calculations due to the lack of information about the method of studying materials and graphic data. In addition, only in some works, hypothermia is considered as a factor influencing the efficiency of the TAM operation. However, none of the works gives the accumulative capacity of the obtained mixtures.

Задачей данного изобретения является устранение инконгруэнтного плавления, фазовой сегрегации и минимизация переохлаждения, которое бы не превышало 3°С, теплоаккумулирующих материалов на основе смеси кристаллогидратов нитратов кальция и кадмия.The objective of this invention is to eliminate incongruent melting, phase segregation and minimization of supercooling, which would not exceed 3°C, of heat storage materials based on a mixture of calcium and cadmium nitrate crystalline hydrates.

Данная задача решается за счет приготовления эвтектической смеси кристаллогидратов, температура фазового перехода которой снижается по сравнению с температурами чистых компонентов и тем самым инкогруэнтное плавление заменяется на конгруэнтное. Внедрение специальных добавок позволяет избавиться от фазовой сегрегации и минимизировать переохлаждение для того, чтобы теплоаккумулирующий материал в цикле плавления/кристаллизации попал в нужный температурный диапазон.This problem is solved by preparing a eutectic mixture of crystalline hydrates, the phase transition temperature of which is reduced compared to the temperatures of pure components, and thus incogruent melting is replaced by congruent one. The introduction of special additives makes it possible to get rid of phase segregation and minimize overcooling so that the heat storage material in the melting/crystallization cycle falls within the required temperature range.

При осуществлении данного изобретения, создается технический результат, который заключается в отсутствии у фазопереходного теплоаккумулирующего материала фазовой сегрегации, конгруэнтного плавления, повышении термостабильности, при температуре фазового перехода от 36 до 45°С., понижении переохлаждения, высокой энтальпии фазового перехода, экологической безопасности. Для составов измерены и рассчитаны различные характеристики, которые характеризуют эффективность и стабильность работы теплоаккумулирующего состава на этапах плавления и кристаллизации.When implementing this invention, a technical result is created, which consists in the absence of phase segregation, congruent melting in a phase-transition heat-storage material, an increase in thermal stability, at a phase transition temperature from 36 to 45 ° C., a decrease in supercooling, a high phase transition enthalpy, environmental safety. Various characteristics were measured and calculated for the compositions, which characterize the efficiency and stability of the heat storage composition at the stages of melting and crystallization.

Технический результат достигается за счет того, что теплоаккумулирующий состав включает дополнительные вещества - оксид кальция, расширенный графит, гидроксид кальция и карбоксиметилцеллюлозу в качестве зародышеобразователей и загуститель. Основными проблемами использования кристаллогидратов в чистом виде является инконгруэнтное плавление и переохлаждение. Добавление второго кристаллогидрата для создания эвтектической смеси лишь частично устраняет эту проблему, поэтому предлагается использовать дополнительные вещества, а именно загустители для повышения вязкости и зародышеобразователи. В качестве загустителей чаще всего предлагается использовать карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) и поливиниловый спирт (ЛВС), которые предотвращают фазовую сегрегацию материалов в процессе медленного плавления. Зародышеобразователи подбираются таким образом, чтобы обеспечить расплав эпицентрами кристаллизации. Для этого обычно подбираются такие вещества, которые имеют схожую кристаллическую решетку и не плавятся в рабочем диапазоне температур теплоаккумулирующего материала. Часто для этих целей применяют оксиды соответствующих металлов и различные модификации углерода, чаще всего сажа и термообработанный графит. Использование всех компонентов в необходимых количественных соотношениях позволяет применять теплоаккумулирующие материалы в циклическом режиме в температурном диапазоне фазового перехода от 36 до 45°С, в зависимости от состава для целей отопления в качестве низкотемпературного слоя.The technical result is achieved due to the fact that the heat storage composition includes additional substances - calcium oxide, expanded graphite, calcium hydroxide and carboxymethyl cellulose as nucleating agents and a thickener. The main problems of using crystalline hydrates in their pure form are incongruent melting and supercooling. The addition of a second crystalline hydrate to create a eutectic mixture only partially eliminates this problem, so it is proposed to use additional substances, namely thickeners to increase the viscosity and nucleating agents. The most commonly used thickeners are carboxymethyl cellulose (CMC) and polyvinyl alcohol (PVA), which prevent phase segregation of materials during slow melting. The nucleating agents are selected in such a way as to provide the melt with crystallization epicenters. For this, substances are usually selected that have a similar crystal lattice and do not melt in the operating temperature range of the heat storage material. Often, oxides of the corresponding metals and various modifications of carbon are used for these purposes, most often soot and heat-treated graphite. The use of all components in the required quantitative ratios allows the use of heat storage materials in a cyclic mode in the temperature range of the phase transition from 36 to 45°C, depending on the composition for heating purposes as a low-temperature layer.

В качестве предлагаемых теплоаккумулирующих материалов предлагается использовать смеси, состоящие из:As the proposed heat storage materials, it is proposed to use mixtures consisting of:

- Тетрагидрата нитрата кальция Ca(NO3)2⋅4Н2О с масс. долей 70%;- Calcium nitrate tetrahydrate Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O with mass. share of 70%;

- Тетрагидрата нитрата кадмия Ca(NO3)2⋅4Н2О с масс. долей 30%;- Cadmium nitrate tetrahydrate Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O with mass. share of 30%;

- Расширенного графита с масс. долей по отношению к эвтектическому составу 1% (1%Ceg);- Expanded graphite with mass. shares in relation to the eutectic composition of 1% (1%C eg );

- Оксида кальция СаО с масс. долей по отношению к эвтектическому составу 1%;- Calcium oxide CaO with mass. shares in relation to the eutectic composition of 1%;

- Гидроксида кальция Са(ОН)2 с масс. долей по отношению к эвтектическому составу 1%;- Calcium hydroxide Ca(OH) 2 with mass. shares in relation to the eutectic composition of 1%;

- Карбоксиметилцеллюлозы с масс. объемной долей по отношению к эвтектическому составу 1% (1%КМЦ).- Carboxymethylcellulose with mass. volume fraction in relation to the eutectic composition 1% (1% CMC).

Согласно классификатору NFPA 704 тетрагидрат нитрата кадмия негорючий и стабильный при повышении давления и температуры. Разложение кристаллогидрата нитрата происходит до полного отщепления воды и последующего выделения CdO, NO2, О2 (Козуб П.А., Козуб С.В. Исследования и технологии: Переработка малогабаритных никель-кадмиевых аккумуляторов (Russian Edition). // Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing. - 2015. - 152 с.) при 350°C (Неорганические и элементорганические соединения. // Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. Том Ш. Под ред. проф. Н.В. Лазарева и докт. биол. наук проф. И.Д. Гадаскиной. Л.: «Химия». - 1977. - 608 с.), но в условиях эксплуатации нагрев до этой температуры невозможен и не превышает 80°С. Однако стоит избегать непосредственного попадания солей кадмия внутрь организма, так как это очень опасно и может привести к летальному исходу. Поэтому использовать материал необходимо в закрытых герметичных системах, чтобы избежать контакта с опасным веществом. Выполнение всех требований безопасности позволит нивелировать опасность от нитрата кадмия, поэтому эксплуатация материалов на его основе может быть безопасной.According to the NFPA 704 classifier, cadmium nitrate tetrahydrate is non-flammable and stable under increasing pressure and temperature. The decomposition of nitrate crystal hydrate occurs until the complete elimination of water and the subsequent release of CdO, NO 2 , O 2 (Kozub P.A., Kozub S.V. Research and technology: Processing of small-sized nickel-cadmium batteries (Russian Edition). // Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing. - 2015. - 152 pp.) at 350°C (Inorganic and organoelement compounds. // Ed. 7th, trans. and additional. In three volumes. Volume Sh. Edited by Prof. N.V. Lazarev and Doctor of Biological Sciences Prof. ID Gadaskina (L.: "Chemistry" - 1977. - 608 p.), but under operating conditions, heating to this temperature is impossible and does not exceed 80°C. However, direct contact with cadmium salts inside the body should be avoided, as this is very dangerous and can lead to death. Therefore, it is necessary to use the material in closed hermetic systems in order to avoid contact with a hazardous substance. Compliance with all safety requirements will eliminate the danger from cadmium nitrate, so the operation of materials based on it can be safe.

Экспериментальную оценку выполнения предлагаемого изобретения проводили на примере анализа трех составов теплоаккумулирующих материалов. Для рассматриваемых составов были изучены кинематическая и динамическая вязкости, плотность твердой фазы, плотность аккумулирования энергии, время аккумуляции, температура начала кристаллизации. Большинство параметров измерены и рассчитаны на основе метода температурной истории, моделирующего термодинамическое поведение составов в реальных условиях.An experimental evaluation of the implementation of the proposed invention was carried out on the example of the analysis of three compositions of heat storage materials. For the compositions under consideration, the kinematic and dynamic viscosities, solid phase density, energy storage density, accumulation time, crystallization onset temperature were studied. Most of the parameters are measured and calculated based on the temperature history method, which simulates the thermodynamic behavior of compositions under real conditions.

Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:

фиг. 1 - кривая ДСК для теплоаккумулирующего материала состава 1;fig. 1 - DSC curve for heat storage material composition 1;

фиг. 2 - кривая температурной истории для теплоаккумулирующего материала состава 1;fig. 2 - temperature history curve for the heat storage material of composition 1;

фиг. 3 - вязкость теплоаккумулирующего материала состава 1;fig. 3 - viscosity of the heat storage material of composition 1;

фиг. 4 - кривая ДСК для теплоаккумулирующего материала состава 2;fig. 4 - DSC curve for heat storage material composition 2;

фиг. 5 - кривая температурной истории для теплоаккумулирующего материала состава 2;fig. 5 is a temperature history curve for the thermal storage material of composition 2;

фиг. 6 - вязкость теплоаккумулирующего материала а состава 2;fig. 6 - viscosity of the heat storage material a of composition 2;

фиг. 7 - кривая ДСК для теплоаккумулирующего материала состава 3;fig. 7 - DSC curve for the heat storage material of composition 3;

фиг. 8 - кривая температурной истории для теплоаккумулирующего материала состава 3;fig. 8 is a temperature history curve for the thermal storage material of composition 3;

фиг. 9 - вязкость теплоаккумулирующего материала состава 3.fig. 9 - viscosity of the heat storage material of composition 3.

Состав 1;Composition 1;

(70%Ca(NO3)2⋅4H2O+30%Cd(NO3)2⋅4H2O)+1%EG+1%КМЦ(70% Ca (NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O + 30% Cd (NO 3 ) 2 ⋅ 4H 2 O) + 1% EG + 1% CMC

Кристаллогидраты нитратов кальция и кадмия массами 14 и 6 г (приготовлено 2 идентичные смеси), соответственно, взвешивали в соотношении 70:30 и нагревали до 60°С, после чего в течение 30 минут плавили при постоянном перемешивании до полного расплавления, а потом выдерживали в течение 10 минут. Затем для эффективного зародышеобразования и предотвращения фазовой сегрегации добавлялось по 1% расширенного графита (EG) и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) (по 0.2 г). Все соотношения, за исключением КМЦ, взяты по массе. Карбоксиметилцеллюлоза в качестве загустителя взята в объемной доле. В течение трех часов после добавления смесь размешивалась при температуре максимального нагрева 60°С.Crystalline hydrates of calcium and cadmium nitrates weighing 14 and 6 g (2 identical mixtures were prepared), respectively, were weighed in a ratio of 70:30 and heated to 60°C, after which they were melted for 30 minutes with constant stirring until complete melting, and then kept in within 10 minutes. Then, for effective nucleation and prevention of phase segregation, 1% of expanded graphite (EG) and carboxymethyl cellulose (CMC) (0.2 g each) were added. All ratios, with the exception of CMC, are taken by weight. Carboxymethylcellulose as a thickener is taken in volume fraction. Within three hours after the addition, the mixture was stirred at a maximum heating temperature of 60°C.

Для подтверждения свойств синтезированных материалов методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) исследованы температура и теплота плавления, а также величина температурного гистерезиса. Условия эксперимента методом ДСК:To confirm the properties of the synthesized materials by differential scanning calorimetry (DSC), the temperature and heat of melting, as well as the magnitude of the temperature hysteresis, were studied. Experimental conditions by DSC method:

• Максимальная температура нагрева, °С, 70;• Maximum heating temperature, °С, 70;

• Минимальная температура охлаждения, °С, 0;• Minimum cooling temperature, °С, 0;

• Скорость нагрева, °С/мин: 10;• Heating rate, °С/min: 10;

• Атмосфера, N2;• Atmosphere, N 2 ;

• Скорость охлаждения, °С/мин: 2;• Cooling rate, °С/min: 2;

• Газ для охлаждения, N2;• Gas for cooling, N 2 ;

• Скорость подачи газа мл/мин, 40.• Gas supply rate ml/min, 40.

На фиг. 1 представлена кривая ДСК данного состава с теплотой плавления 124.9 Дж/г с температурой начала фазового перехода 43.42°С.In FIG. Figure 1 shows the DSC curve for this composition with a melting heat of 124.9 J/g and a phase transition onset temperature of 43.42°C.

На фиг. 2 представлен график температурной истории теплоаккумулирующего материала состава 1, показывающий процесс естественного охлаждения пробы, погруженной в пенопласт, при котором происходит процесс кристаллизации материалов. Данный процесс показал, что вещества начинают затвердевать при t=34.94°C, переохлаждение составляет 2.87°С, время аккумуляции составляет 45 минут. На всех стадиях изучения вещества выделения воды не происходило, смесь закристаллизовывалась полностью.In FIG. 2 is a graph of the temperature history of the thermal storage material composition 1, showing the process of natural cooling of the sample immersed in the foam, during which the process of crystallization of materials occurs. This process showed that the substances begin to solidify at t=34.94°C, the supercooling is 2.87°C, and the accumulation time is 45 minutes. At all stages of the study of the substance, no water was released, the mixture crystallized completely.

На фиг. 3 представлена зависимость вязкости данного состава от вращения металлического стержня. По выходу графика на плато видно, что динамическая вязкость составляет 1066 мПа⋅с. Динамическая вязкость и плотность теплоаккумулирующего материала состава 1 представлены в таблице 1. Изобарная теплоемкость рассчитана для жидкой фазы.In FIG. 3 shows the dependence of the viscosity of this composition on the rotation of the metal rod. As the graph reaches a plateau, it can be seen that the dynamic viscosity is 1066 mPa⋅s. The dynamic viscosity and density of the heat storage material of composition 1 are presented in Table 1. The isobaric heat capacity is calculated for the liquid phase.

Состав 2:Composition 2:

(70%Ca(NO3)2⋅4H2O+30%Cd(NO3)2⋅4H2O)+1%СаО+1%КМЦ(70% Ca (NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O + 30% Cd (NO 3 ) 2 ⋅ 4H 2 O) + 1% CaO + 1% CMC

Кристаллогидраты нитратов кальция и кадмия массами 14 и 6 г (приготовлено 2 идентичные смеси), соответственно, взвешивали в соотношении 70:30 и нагревали до 60°С, после чего в течение 30 минут плавили при постоянном перемешивании до полного расплавления, а потом выдерживали в течение 10 минут. Затем для эффективного зародышеобразования и предотвращения фазовой сегрегации добавлялось по 1% СаО и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) (по 0.2 г). Все соотношения, за исключением КМЦ, взяты по массе. Карбоксиметилцеллюлоза в качестве загустителя взята в объемной доле. В течение трех часов после добавления смесь размешивалась при температуре максимального нагрева 60°С.Crystalline hydrates of calcium and cadmium nitrates weighing 14 and 6 g (2 identical mixtures were prepared), respectively, were weighed in a ratio of 70:30 and heated to 60°C, after which they were melted for 30 minutes with constant stirring until complete melting, and then kept in within 10 minutes. Then, for efficient nucleation and prevention of phase segregation, 1% CaO and carboxymethyl cellulose (CMC) (0.2 g each) were added. All ratios, with the exception of CMC, are taken by weight. Carboxymethylcellulose as a thickener is taken in volume fraction. Within three hours after the addition, the mixture was stirred at a maximum heating temperature of 60°C.

Для подтверждения свойств синтезированных материалов методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) исследованы температура и теплота плавления, а также величина температурного гистерезиса. Условия эксперимента методом ДСК:To confirm the properties of the synthesized materials by differential scanning calorimetry (DSC), the temperature and heat of melting, as well as the magnitude of the temperature hysteresis, were studied. Experimental conditions by DSC method:

• Максимальная температура нагрева, °С, 70;• Maximum heating temperature, °С, 70;

• Минимальная температура охлаждения, °С, 0;• Minimum cooling temperature, °С, 0;

• Скорость нагрева, °С/мин: 10;• Heating rate, °С/min: 10;

• Атмосфера, N2;• Atmosphere, N 2 ;

• Скорость охлаждения, °С/мин: 2;• Cooling rate, °С/min: 2;

• Газ для охлаждения, N2;• Gas for cooling, N 2 ;

• Скорость подачи газа мл/мин, 40.• Gas supply rate ml/min, 40.

На фиг. 4 представлен график ДСК смеси состава 2 с теплотой плавления 112.3 Дж/г и температурой начала фазового перехода 39.80°С.In FIG. Figure 4 shows the DSC plot of a mixture of composition 2 with a melting heat of 112.3 J/g and a phase transition onset temperature of 39.80°C.

На фиг. 5 представлен график температурной истории теплоаккумулирующего материала состава 2, показывающий процесс естественного охлаждения, при котором происходит процесс кристаллизации материала. Данный процесс показал, что смесь начинает затвердевать при t=25.87°C, переохлаждение составляет 0.44°С, время аккумуляции составляет 30 минут.In FIG. 5 is a graph of the temperature history of the composition 2 thermal storage material showing the natural cooling process in which the material crystallizes. This process showed that the mixture begins to solidify at t=25.87°C, the subcooling is 0.44°C, and the accumulation time is 30 minutes.

На всех стадиях изучения вещества выделения воды не происходило, материал закристаллизовывался полностью.At all stages of the study of the substance, no water was released, the material crystallized completely.

На фиг. 6 представлена зависимость вязкости от вращения металлического стержня. По выходу графика на плато видно, что динамическая вязкость составляет 1690 мПа⋅с. Динамическая вязкость и плотность теплоаккумулирующего материала состава 2 представлены в таблице 1. Изобарная теплоемкость рассчитана для жидкой фазы.In FIG. 6 shows the dependence of viscosity on the rotation of a metal rod. As the graph reaches a plateau, it can be seen that the dynamic viscosity is 1690 mPa⋅s. The dynamic viscosity and density of the heat storage material of composition 2 are presented in Table 1. The isobaric heat capacity is calculated for the liquid phase.

Состав 3:Composition 3:

(70%Ca(NO3)2⋅4H2O+30%Cd(NO3)2⋅4H2O)+1%Са(ОН)2+1%КМЦ(70% Ca (NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O + 30% Cd (NO 3 ) 2 ⋅ 4H 2 O) + 1% Ca (OH) 2 + 1% CMC

Кристаллогидраты нитратов кальция и кадмия массами 14 и 6 г (приготовлено 2 идентичные смеси), соответственно, взвешивали в соотношении 70:30 и нагревали до 60°С, после чего в течение 30 минут плавили при постоянном перемешивании до полного расплавления, а потом выдерживали в течение 10 минут. Затем для эффективного зародышеобразования и предотвращения фазовой сегрегации добавлялось по 1% Са(ОН)2 и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) (по 0.2 г). Все соотношения, за исключением КМЦ, взяты по массе. Карбоксиметилцеллюлоза в качестве загустителя взята в объемной доле. В течение трех часов после добавления смесь размешивалась при температуре максимального нагрева 60°С.Crystalline hydrates of calcium and cadmium nitrates weighing 14 and 6 g (2 identical mixtures were prepared), respectively, were weighed in a ratio of 70:30 and heated to 60°C, after which they were melted for 30 minutes with constant stirring until complete melting, and then kept in within 10 minutes. Then, for effective nucleation and prevention of phase segregation, 1% Ca(OH) was added.2 and carboxymethylcellulose (CMC) (0.2 g each). All ratios, with the exception of CMC, are taken by weight. Carboxymethylcellulose as a thickener is taken in volume fraction. Within three hours after the addition, the mixture was stirred at a maximum heating temperature of 60°C.

Для подтверждения свойств синтезированных материалов методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) исследованы температура и теплота плавления, а также величина температурного гистерезиса. Условия эксперимента методом ДСК:To confirm the properties of the synthesized materials by differential scanning calorimetry (DSC), the temperature and heat of melting, as well as the magnitude of the temperature hysteresis, were studied. Experimental conditions by DSC method:

• Максимальная температура нагрева, °С, 70;• Maximum heating temperature, °С, 70;

• Минимальная температура охлаждения, °С, 0;• Minimum cooling temperature, °С, 0;

• Скорость нагрева, °С/мин: 10;• Heating rate, °С/min: 10;

• Атмосфера, N2;• Atmosphere, N 2 ;

• Скорость охлаждения, °С/мин: 2;• Cooling rate, °С/min: 2;

• Газ для охлаждения, N2;• Gas for cooling, N 2 ;

• Скорость подачи газа мл/мин, 40.• Gas supply rate ml/min, 40.

На фиг. 7 представлен график ДСК материала с теплотой плавления 120.8 Дж/г и температурой начала фазового перехода 42.19°С.In FIG. Figure 7 shows the DSC plot of a material with a melting heat of 120.8 J/g and a phase transition onset temperature of 42.19°C.

На фиг. 8 представлен график температурной истории теплоаккумулирующего материала состава 3, показывающий процесс естественного охлаждения, при котором происходит процесс кристаллизации материала. Данный процесс показал, что смесь начинает затвердевать при t=24.81°C, переохлаждение отсутствует, время аккумуляции составляет 66 минут.In FIG. 8 is a graph of the temperature history of the composition 3 thermal storage material showing the natural cooling process in which the material crystallizes. This process showed that the mixture begins to solidify at t=24.81°C, there is no supercooling, and the accumulation time is 66 minutes.

На всех стадиях изучения вещества выделения воды не происходило, материал закристаллизовывался полностью.At all stages of the study of the substance, no water was released, the material crystallized completely.

На фиг. 9 представлена зависимость вязкости от вращения металлического стержня. По выходу графика на плато видно, что динамическая вязкость составляет 2724 мПа⋅с. Динамическая вязкость и плотность теплоаккумулирующего материала состава 3 представлены в таблице 1. Изобарная теплоемкость рассчитана для жидкой фазы.In FIG. 9 shows the dependence of viscosity on the rotation of a metal rod. As the graph reaches a plateau, it can be seen that the dynamic viscosity is 2724 mPa⋅s. The dynamic viscosity and density of the heat storage material of composition 3 are presented in Table 1. The isobaric heat capacity is calculated for the liquid phase.

Общая физико-химическая характеристика синтезированных составов приведена в таблице 1.The general physicochemical characteristics of the synthesized compositions are shown in Table 1.

Исследуемые методом температурной истории навески веществ массой 15-20 грамм более точно показывают температуру кристаллизации материала в условиях практической эксплуатации (Safari A., Saidur R., Sulaiman F.A., Xu Y., Dong J. A review on supercooling of Phase Change Materials in thermal energy storage systems // Renewable & Sustainable Energy Reviews. - 2017. - T. 70. - C. 905-919).Samples of substances weighing 15-20 grams, studied by the method of temperature history, more accurately show the crystallization temperature of the material in practical operation (Safari A., Saidur R., Sulaiman FA, Xu Y., Dong J. A review on supercooling of Phase Change Materials in thermal energy storage systems // Renewable & Sustainable Energy Reviews. - 2017. - T. 70. - C. 905-919).

Figure 00000001
Figure 00000001

Таким образом, свойства теплоаккумулирующих составов на основе эвтектической смеси кристаллогидратов нитратов кальция и кадмия имеют низкое переохлаждение, составляющее от 2.87°С до 0°С в зависимости от вида добавки. Энтальпия плавления составов колеблется в диапазоне температур от 112.3 до 124.9 Дж/г, однако, благодаря высоким плотностям жидкой фазы материалов, плотность аккумулирования составляет от 214.4 до 406.0 МДж/м3. При этом время аккумуляции материала колеблется, в зависимости от состава добавок, от 30 до 66 мин., температура начала кристаллизации - от 24.81 до 34.94°С, температура плавления - от 39.80 до 43.42°С.Thus, the properties of heat storage compositions based on a eutectic mixture of calcium and cadmium nitrate crystalline hydrates have low supercooling, ranging from 2.87°C to 0°C, depending on the type of additive. The melting enthalpy of the compositions varies in the temperature range from 112.3 to 124.9 J/g, however, due to the high densities of the liquid phase of the materials, the accumulation density ranges from 214.4 to 406.0 MJ/m 3 . At the same time, the accumulation time of the material varies, depending on the composition of the additives, from 30 to 66 minutes, the crystallization onset temperature is from 24.81 to 34.94°C, and the melting point is from 39.80 to 43.42°C.

На основании этих данных можно судить о том, что теплоаккумулирующие составы могут быть использованы при отоплении помещений в температурном диапазоне от 36 до 45°С. Состав 1 кристаллизуется при 37.81°С, а плавится при 43.42°С, что говорит о низком температурном гистерезисе. Плотность аккумулирования тепла состава 1 достигает 214.4 Дж/г. Теплоаккумулирующие материалы составов 2 и 3 кристаллизуются при 26.31 и 24.81°С, а плавятся при 39.80 и 42.19°С, соответственно. Несмотря на довольно большой температурный гистерезис, данные составы подходят в качестве ТАМ благодаря высокой плотности аккумулирования тепла, достигающей 292.0 и 406.0 МДж/м3 соответственно.Based on these data, it can be judged that heat storage compositions can be used for space heating in the temperature range from 36 to 45°C. Composition 1 crystallizes at 37.81°C and melts at 43.42°C, which indicates a low temperature hysteresis. The heat storage density of composition 1 reaches 214.4 J/g. The heat storage materials of compositions 2 and 3 crystallize at 26.31 and 24.81°C and melt at 39.80 and 42.19°C, respectively. Despite the relatively high temperature hysteresis, the present compositions are suitable as TAM due to the high density heat storage, reaching 292.0 and 406.0 MJ / m 3, respectively.

Claims (1)

Теплоаккумулирующий состав с фазовым переходом на основе эвтектической смеси тетрагидрата нитрата кальция и тетрагидрата нитрата кадмия, содержащий эвтектическую смесь Ca(NO3)2⋅4Н2O и Cd(NO3)2⋅4H2O с добавками расширенного графита и карбоксиметилцеллюлозы, или эвтектическую смесь Ca(NO3)2⋅4H2O и Cd(NO3)2⋅4H2O с добавками оксида кальция и карбоксиметилцеллюлозы, или эвтектическую смесь Ca(NO3)2⋅4H2O и Cd(NO3)2⋅4H2O с добавками гидроксида кальция и карбоксиметилцеллюлозы, характеризующийся температурой фазового перехода, обеспечивающего работоспособность состава в качестве теплоаккумулирующего материала, между 36 и 45°С, приготовленный путем нагрева до 60°С эвтектической смеси кристаллогидратов тетрагидрата нитрата кальция Ca(NO3)2⋅4H2O и тетрагидрата нитрата кадмия Cd(NO3)2⋅4H2O и плавления в течение 30 мин с постоянным перемешиванием до полного расплавления, выдерживания в течение 10 мин, последовательного добавления добавок и дальнейшего перемешивания в течение трех часов с контролем температуры 60°С.Heat storage composition with a phase transition based on a eutectic mixture of calcium nitrate tetrahydrate and cadmium nitrate tetrahydrate, containing a eutectic mixture of Ca(NO 3 ) 2 ⋅4Н 2 O and Cd(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O with the addition of expanded graphite and carboxymethyl cellulose, or eutectic a mixture of Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O and Cd(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O with additions of calcium oxide and carboxymethyl cellulose, or a eutectic mixture of Ca(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O and Cd(NO 3 ) 2 ⋅ 4H 2 O with additions of calcium hydroxide and carboxymethylcellulose, characterized by a phase transition temperature between 36 and 45°C, which ensures the performance of the composition as a heat storage material, prepared by heating to 60°C a eutectic mixture of crystalline hydrates of calcium nitrate tetrahydrate Ca(NO 3 ) 2 ⋅ 4H 2 O and cadmium nitrate tetrahydrate Cd(NO 3 ) 2 ⋅4H 2 O and melting for 30 min with constant stirring until complete melting, holding for 10 min, sequential addition of additives and further stirring for three hours with a temperature control of 60°C.
RU2020140982A 2020-12-11 2020-12-11 Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates RU2763288C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140982A RU2763288C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140982A RU2763288C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2763288C1 true RU2763288C1 (en) 2021-12-28

Family

ID=80039808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020140982A RU2763288C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2763288C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790484C1 (en) * 2022-05-24 2023-02-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method for producing heat storage material based on calcium-potassium nitrate double salt trihydrate (versions)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834088A1 (en) * 1979-05-30 1981-05-30 Краснодарский политехнический институт Heat-accumulating material
SU943265A1 (en) * 1980-10-20 1982-07-15 Краснодарский политехнический институт Heat accumulating composition
DE59702643D1 (en) * 1996-07-25 2000-12-21 Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev METHOD / SYSTEM FOR STORING HEAT OR COLD IN A COMPOSITE STORAGE MATERIAL, SUCH A COMPOSITE STORAGE MATERIAL, AND A METHOD FOR PRODUCING SUCH A COMPOSITE STORAGE MATERIAL
EP1156097B1 (en) * 2000-05-15 2003-10-15 MERCK PATENT GmbH Process for the preparation of an accumulating composite for accumulation of heat or cold
US9914865B2 (en) * 2012-01-03 2018-03-13 Phase Change Energy Solutions, Inc. Compositions comprising phase change materials and methods of making the same
WO2020074883A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-16 Sunamp Limited Metal nitrate based compositions for use as phase change materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834088A1 (en) * 1979-05-30 1981-05-30 Краснодарский политехнический институт Heat-accumulating material
SU943265A1 (en) * 1980-10-20 1982-07-15 Краснодарский политехнический институт Heat accumulating composition
DE59702643D1 (en) * 1996-07-25 2000-12-21 Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev METHOD / SYSTEM FOR STORING HEAT OR COLD IN A COMPOSITE STORAGE MATERIAL, SUCH A COMPOSITE STORAGE MATERIAL, AND A METHOD FOR PRODUCING SUCH A COMPOSITE STORAGE MATERIAL
EP1156097B1 (en) * 2000-05-15 2003-10-15 MERCK PATENT GmbH Process for the preparation of an accumulating composite for accumulation of heat or cold
US9914865B2 (en) * 2012-01-03 2018-03-13 Phase Change Energy Solutions, Inc. Compositions comprising phase change materials and methods of making the same
WO2020074883A1 (en) * 2018-10-08 2020-04-16 Sunamp Limited Metal nitrate based compositions for use as phase change materials

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2791470C1 (en) * 2021-12-29 2023-03-09 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") Heat storage composition based on a mixture of crystalline hydrates of nickel and chromium nitrates
RU2790484C1 (en) * 2022-05-24 2023-02-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" Method for producing heat storage material based on calcium-potassium nitrate double salt trihydrate (versions)
RU2805415C1 (en) * 2022-12-28 2023-10-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" Method for producing heat-storing material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kenisarin et al. Salt hydrates as latent heat storage materials: Thermophysical properties and costs
US5728316A (en) Salt mixtures for storing thermal energy in the form of that of phase transformation
EP3575375B1 (en) Latent-heat storage material composition and latent-heat storage tank
JPS63101473A (en) Heat energy storage composition
CN106221675A (en) A kind of phase-change and energy-storage medium
Lebedev et al. Limitations of using phase change materials for thermal energy storage
RU2763288C1 (en) Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates
US4272392A (en) Hydrated Mg(NO3)2 /MgCl2 reversible phase change compositions
JPS6317313B2 (en)
US4272391A (en) Hydrated Mg(NO3)2 reversible phase change compositions
US4273666A (en) Hydrated Mg(NO3)2 reversible phase change compositions
RU2763355C1 (en) Heat-accumulating composition based on mixture of zinc nitrate hexahydrate and its oxide
JP2006131856A (en) Latent heat cold storage material composition
DK163998B (en) REVERSIBLE PHASE CHANGE MATERIAL FOR ENERGY STORAGE AND ENERGY STORAGE COMPANY INCLUDING THE MATERIAL
CN105694821A (en) Phase-change energy storage medium
JPH0860141A (en) Thermal storage medium
RU2791470C1 (en) Heat storage composition based on a mixture of crystalline hydrates of nickel and chromium nitrates
US4338208A (en) Hydrated MgCl2 reversible phase change compositions
RU2790484C1 (en) Method for producing heat storage material based on calcium-potassium nitrate double salt trihydrate (versions)
US4271029A (en) Hydrated Mg(NO3)2 reversible phase change compositions
FI70724B (en) HYDRERADE MG12 ELLER MG (NO3) 2 / MGC12 REVERSIBLE FASOMVANDLINGSKOMPOSITIONER
WO2017165715A1 (en) Thermal energy storage systems having phase change materials and organic nucleating agents and methods for making and using them
Shahbaz et al. A novel calcium chloride hexahydrate-based deep eutectic solvent as a phase change material
EP0807150B1 (en) Reversible hydrated magnesium chloride phase change compositions for storing energy
RU2784050C1 (en) Heat-accumulating composition based on a eutectic mixture of sodium thiosulphate pentahydrate and sodium acetate trihydrate