RU2805415C1 - Method for producing heat-storing material - Google Patents
Method for producing heat-storing material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805415C1 RU2805415C1 RU2022134984A RU2022134984A RU2805415C1 RU 2805415 C1 RU2805415 C1 RU 2805415C1 RU 2022134984 A RU2022134984 A RU 2022134984A RU 2022134984 A RU2022134984 A RU 2022134984A RU 2805415 C1 RU2805415 C1 RU 2805415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrate
- nucleator
- temperature
- powdered
- dispersed
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения теплоаккумулирующих материалов, способных обратимо поглощать и выделять тепловую энергию за счет обратимого протекания физико-химических процессов образования и разложения гидратов. Изобретение может быть использовано в системах пассивной терморегуляции, а также, в качестве наполнителя для различных материалов и покрытий для повышения их удельной теплоемкости и теплоаккумулирующей способности.The invention relates to a method for producing heat-storing materials capable of reversibly absorbing and releasing thermal energy due to the reversible occurrence of physicochemical processes of formation and decomposition of hydrates. The invention can be used in passive thermoregulation systems, as well as as a filler for various materials and coatings to increase their specific heat capacity and heat storage capacity.
Известен фазово-переходный материал (ФПМ) для хранения тепловой энергии и способ его получения (патент CN105368402, 2016). Способ включает стадии: 1) смешения четвертичной аммониевой соли и хлорида металла в соотношении от 1:1 до 1:3 с получением первой смеси, где в качестве неорганического хлорида используется соль металла из групп Периодической системы III A, IVA, IB и IIB, а четвертичная аммониевая соль содержит R1 (любая группа из СН3, С2Н5, С3Н7 и С4Н9) и R2 (любая группа из С2Н5, С3Н7, С4Н9, С2Н4ОН и С6Н5СН2); 2) сплавления первой смеси при 120-150°С в течение 5-20 минут с получением второй смеси; 3) нагревания и сушки второй смеси, а затем ее охлаждения до полной кристаллизации с получением целевого материала. Недостатками известного способа являются невозможность использования предлагаемого ФПМ в чистом виде из-за низкой стабильности формы при плавлении и возможных утечек в жидком состоянии, наличия эффекта переохлаждения из-за отсутствия в составе твердых добавок способствующих нуклеации жидкого расплава с образованием твердой фазы ФПМ. Отсутствие защитной оболочки ФПМ и наличие в составе гигроскопичных компонентов является причиной изменения формы материала во влажной атмосфере и непостоянства тепловых свойств при циклическом протекании фазовых переходов плавление-кристаллизация.A phase transition material (PTM) for storing thermal energy and a method for its production are known (patent CN105368402, 2016). The method includes the stages of: 1) mixing a quaternary ammonium salt and a metal chloride in a ratio of 1:1 to 1:3 to obtain a first mixture, where a metal salt from groups of the Periodic Table III A, IVA, IB and IIB is used as an inorganic chloride, and quaternary ammonium salt contains R 1 (any group from CH 3 , C 2 H 5 , C 3 H 7 and C 4 H 9 ) and R 2 (any group from C 2 H 5 , C 3 H 7 , C 4 H 9 , C 2 H 4 OH and C 6 H 5 CH 2 ); 2) fusing the first mixture at 120-150°C for 5-20 minutes to obtain the second mixture; 3) heating and drying the second mixture, and then cooling it until complete crystallization to obtain the target material. The disadvantages of the known method are the impossibility of using the proposed FPM in its pure form due to low shape stability during melting and possible leaks in the liquid state, the presence of a supercooling effect due to the absence of solid additives in the composition that promote nucleation of the liquid melt with the formation of the solid phase of the FPM. The absence of a protective shell of the FPM and the presence of hygroscopic components in the composition are the reason for the change in the shape of the material in a humid atmosphere and the variability of thermal properties during the cyclic occurrence of the melting-crystallization phase transitions.
Известен ФПМ для аккумулирования тепловой энергии и способ его получения (патент CN105400496, 2016). Описываемый материал состоит из четвертичной аммониевой или фосфониевой соли, компонента-донора водородных связей и безводной соли металла с содержанием последней в смеси не менее 5% мас. Недостатками известного материала является низкая стабильность формы в расплавленном состоянии, недостаточная стабильность тепловых свойств (температура и энтальпия плавления) при термоциклировании и наличие эффекта переохлаждения приводящего к значительной разнице между температурами плавления и начала кристаллизации материала, что негативно влияет на его характеристики при использовании.A FPM for accumulating thermal energy and a method for its production are known (patent CN105400496, 2016). The described material consists of a quaternary ammonium or phosphonium salt, a hydrogen bond donor component and an anhydrous metal salt containing at least 5 wt.% of the latter in the mixture. The disadvantages of the known material are low stability of shape in the molten state, insufficient stability of thermal properties (temperature and enthalpy of melting) during thermal cycling and the presence of a supercooling effect leading to a significant difference between the temperatures of melting and the beginning of crystallization of the material, which negatively affects its characteristics during use.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения теплоаккумулирующего материала, описанный в заявке WO 2018097183, 2018. В соответствии с данным изобретением ФПМ (фазово-переходный материал) содержит основной компонент, включающий воду и четвертичную аммониевую соль, которая образует полуклатратный гидрат, регулятор водородного показателя рН, который сохраняет щелочную реакцию среды и нуклеатор, который генерирует катионы, демонстрирующие положительную гидратацию. В среде с температурой, превышающей температуру плавления материала, ФПМ разделяется на первый жидкий слой, который содержит основной компонент и второй жидкий слой, который содержит нуклеатор.The closest to the claimed invention is the method for producing heat-storing material, described in the application WO 2018097183, 2018. In accordance with this invention, the FPM (phase transition material) contains the main component, including water and a quaternary ammonium salt, which forms a semi-clathrate hydrate, a pH regulator pH, which maintains the alkaline reaction of the environment and nucleator, which generates cations that exhibit positive hydration. In an environment with a temperature above the melting point of the material, the FPM separates into a first liquid layer, which contains the main component, and a second liquid layer, which contains the nucleator.
Недостатками известного материала являются низкая фазовая стабильность, так как наблюдается его разделение на два слоя (первый слой - основной компонент, второй слой - нуклеатор) уже после первого процесса плавления. Для эффективного функционирования нуклеатор должен быть равномерно распределен по всей массе материала. Таким образом, выделение нуклеатора в отдельную жидкую фазу приводит к потере эффективности и большему проявлению эффекта переохлаждения при последующей кристаллизации расплава, что ухудшит функциональные характеристики фазово- переходного материала. Наличие двух жидких фаз расплава обуславливает также низкую стабильность формы материала, что может способствовать утечкам материала при его использовании.The disadvantages of the known material are low phase stability, since it is observed to separate into two layers (the first layer is the main component, the second layer is the nucleator) after the first melting process. To function effectively, the nucleator must be evenly distributed throughout the entire mass of the material. Thus, the separation of the nucleator into a separate liquid phase leads to a loss of efficiency and a greater manifestation of the supercooling effect during subsequent crystallization of the melt, which will worsen the functional characteristics of the phase-transition material. The presence of two liquid phases of the melt also causes low dimensional stability of the material, which can contribute to leakage of the material during its use.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является повышение механической прочности теплоаккумулирующего материала, стабильности тепловых свойств и формы материала.The technical problem solved by the present invention is to increase the mechanical strength of the heat-storing material, the stability of thermal properties and the shape of the material.
Указанная техническая проблема решается описываемым способом получения теплоаккумулирующего материала, включающим смешение гидратообразующего компонента и воды в массовом соотношении 2:1 до 1:15 с получением водного раствора, в который затем добавляют полимерный гелеобразователь в количестве 1-7% и порошкообразный нуклеатор в количестве 0,5-15 масс %, где гидратообразующий компонент выбран из бромида тетрабутиламмония, хлорида тетрабутиламмония, фторида тетрабутиламмония и триметилолэтана, полимерный гелеобразователь выбран из поливинилового спирта, полиакриламида и гуаровой камеди, порошкообразный нуклеатор представляет собой алюмосиликатный или магнийсиликатный порошкообразный материал, полученную смесь диспергируют, после чего продукт диспергирования подвергают термоциклированию путем последовательного замораживания со скоростью охлаждения 300-3000°С/ч до температуры в диапазоне от минус 50 до минус 30°С и последующего нагревания со скоростью 6-60°С/ч до температуры от плюс 5°С до плюс 35°С с формированием полимерной матрицы криогеля, при этом термоциклирование в указанном диапазоне температур проводят от 1 до 3 раз.This technical problem is solved by the described method for producing a heat-storing material, including mixing a hydrate-forming component and water in a mass ratio of 2:1 to 1:15 to obtain an aqueous solution, into which a polymer gelling agent is then added in an amount of 1-7% and a powdered nucleator in an amount of 0. 5-15 wt%, where the hydrate-forming component is selected from tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium fluoride and trimethylolethane, the polymer gelling agent is selected from polyvinyl alcohol, polyacrylamide and guar gum, the powdered nucleator is an aluminosilicate or magnesium silicate powdered material, the resulting mixture is dispersed, after which the dispersion product is subjected to thermal cycling by sequential freezing at a cooling rate of 300-3000°C/h to a temperature in the range from minus 50 to minus 30°C and subsequent heating at a rate of 6-60°C/h to a temperature from plus 5°C to plus 35°C with the formation of a cryogel polymer matrix, while thermal cycling in the specified temperature range is carried out from 1 to 3 times.
Причем смесь диспергируют путем механического перемешивания или ультразвукового воздействия.Moreover, the mixture is dispersed by mechanical stirring or ultrasonic action.
Достигаемый технический результат заключается в обеспечении циклического протекания процессов кристаллизации и плавления гидратов при уменьшении эффекта переохлаждения.The achieved technical result consists in ensuring the cyclic occurrence of the processes of crystallization and melting of hydrates while reducing the effect of supercooling.
Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.
Получают водный раствор гидратообразующего компонента путем смешения последнего с водой. Массовое отношение гидратообразующий компонент:вода может быть в диапазоне от 2:1 до 1:15 в зависимости от состава гидрата, образующегося в конкретной системе. В качестве гидратообразующего компонента используют соединения, которые могут образовывать с водой гидраты различной природы при атмосферном давлении. Например, это могут быть четвертичные аммониевые соли (бромид тетрабутиламмония, хлорид тетрабутиламмония, фторид тетрабутиламмония), образующие полуклатратные гидраты с водой при атмосферном давлении. Также гидратообразующим компонентом может быть соединение, образующее кристаллогидрат с водой (например, триметилолэтан) при атмосферном давлении. Выбор того или иного гидратообразующего компонента и его соотношения с водой проводят исходя из температуры плавления и кристаллизации соответствующего гидрата, которые определяют температурный диапазон функционирования целевого материала для аккумулирования тепловой энергии.An aqueous solution of the hydrate-forming component is obtained by mixing the latter with water. The mass ratio of hydrate-forming component:water can be in the range from 2:1 to 1:15, depending on the composition of the hydrate formed in a particular system. As a hydrate-forming component, compounds are used that can form hydrates of various natures with water at atmospheric pressure. For example, these can be quaternary ammonium salts (tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium fluoride), which form hemiclathrate hydrates with water at atmospheric pressure. Also, the hydrate-forming component can be a compound that forms a crystalline hydrate with water (for example, trimethylolethane) at atmospheric pressure. The choice of one or another hydrate-forming component and its ratio with water is carried out based on the melting and crystallization temperature of the corresponding hydrate, which determine the temperature range of operation of the target material for the accumulation of thermal energy.
Затем в водный раствор гидратообразующего компонента добавляют полимерный гелеобразователь и перемешивают полученную смесь до полного растворения полимера. Полимерный гелеобразователь выполняет следующие функции. После растворения он увеличивает вязкость раствора, что повышает седиментационную устойчивость дисперсной системы, получаемой в результате последующего диспергирования порошкообразного нуклеатора в водном растворе. Кроме того, полимерный гелеобразователь является агентом, обеспечивающим формирование криогеля при последующем термоциклировании с замораживанием (ниже точки плавления льда) и нагреванием образца (выше точки плавления льда). В качестве полимерного гелеобразователя используют поливиниловый спирт, полиакриламид, гуаровую камедь и другие водорастворимые полимеры. Водорастворимый полимер добавляют к смеси воды и гидратообразующего компонента таким образом, чтобы получить концентрацию гелеобразователя в растворе в диапазоне 1-7% мас.Then a polymer gelling agent is added to the aqueous solution of the hydrate-forming component and the resulting mixture is stirred until the polymer is completely dissolved. The polymer gelling agent performs the following functions. After dissolution, it increases the viscosity of the solution, which increases the sedimentation stability of the dispersed system obtained as a result of subsequent dispersion of the powdered nucleator in an aqueous solution. In addition, the polymer gelling agent is an agent that ensures the formation of a cryogel during subsequent thermal cycling with freezing (below the melting point of ice) and heating of the sample (above the melting point of ice). Polyvinyl alcohol, polyacrylamide, guar gum and other water-soluble polymers are used as polymer gelling agents. The water-soluble polymer is added to a mixture of water and the hydrate-forming component in such a way as to obtain a concentration of the gelling agent in the solution in the range of 1-7% wt.
После этого в получившийся водный раствор добавляют порошкообразный нуклеатор и диспергируют полученную смесь путем механического перемешивания или ультразвукового воздействия, чтобы обеспечить равномерное распределение нуклеатора в полученной дисперсной системе. Диспергирование проводят при воздействии на смесь ультразвуком с частотой от 20 до 40 кГц и мощностью от 100 до 1000 Вт в течение 3-30 минут. В качестве нуклеатора используют алюмосиликатные (например, галлуазит, каолинит) или магнийсиликатные (например, сепиолит) порошкообразные пористые природные материалы со средним размером частиц не более 100 мкм. Содержание нуклеатора в полученной дисперсии должно находиться в диапазоне от 0,5 до 15% мас. Наличие равномерно распределенного по массе дисперсии частиц твердого нуклеатора способствует ускорению зародышеобразования при кристаллизации гидрата при понижении температуры по механизму гетерогенной нуклеации. Таким образом снижается эффект переохлаждения при кристаллизации компонентов материала (вода и гидратообразующий компонент). Наличие твердого неорганического нуклеатора в дисперсии повышает теплопроводность, что является важным функциональным свойством теплоаккумулирующего материала, определяющим его терморегулирующие свойства.After this, a powdered nucleator is added to the resulting aqueous solution and the resulting mixture is dispersed by mechanical stirring or ultrasonic action to ensure uniform distribution of the nucleator in the resulting dispersed system. Dispersion is carried out by exposing the mixture to ultrasound with a frequency of 20 to 40 kHz and a power of 100 to 1000 W for 3-30 minutes. Aluminosilicate (for example, halloysite, kaolinite) or magnesium silicate (for example, sepiolite) powdered porous natural materials with an average particle size of no more than 100 microns are used as a nucleator. The nucleator content in the resulting dispersion should be in the range from 0.5 to 15% wt. The presence of a solid nucleator uniformly distributed over the mass of the dispersion of particles helps to accelerate nucleation during hydrate crystallization with decreasing temperature according to the mechanism of heterogeneous nucleation. This reduces the effect of supercooling during crystallization of the material components (water and hydrate-forming component). The presence of a solid inorganic nucleator in the dispersion increases thermal conductivity, which is an important functional property of a heat-accumulating material that determines its thermoregulatory properties.
Далее продукт диспергирования подвергают термоциклированию путем последовательного замораживания со скоростью охлаждения 300-3000°С/ч до температуры в диапазоне от минус 50 до минус 30°С и последующего нагревания со скоростью 6-60°С/ч до температуры от плюс 5°С до плюс 35°С. При охлаждении до температуры в диапазоне от минус 50 до минус 30°С в дисперсии происходят процессы кристаллизации гидрата и льда. При последующем медленном нагревании образца со скоростью 6-60°С/ч происходит плавление льда и гидрата и формирование структуры криогеля, представляющего собой трехмерную полимерную сеть, стабилизированную за счет нековалентных взаимодействий. При оттаивании замороженного водного раствора полимера (поливиниловый спирт, полиакриламид, гауровая камедь и другие) образуется криогель в виде гетерогенной системы, содержащей взаимосвязанные поры, заполненные дисперсией нуклеатора в водном растворе гидратообразующего компонента. Криогель стабилизирует частицы нуклеатора в дисперсии и предотвращает их седиментацию. Криогель также обладает высокой эластичностью в сочетании с механической прочностью, которые определяют устойчивость криогелевой матрицы при обратимых фазовых переходах кристаллизации и плавления гидрата в целевом теплоаккумулирующем материале. Криогель в сочетании с нуклеатором придает целевому материалу механическую прочность и обеспечивает стабильность его формы при использовании. Термоциклирование в указанном температурном диапазоне и скоростях нагрева/охлаждения проводят от 1 до 3 раз.Next, the dispersion product is subjected to thermal cycling by sequential freezing at a cooling rate of 300-3000°C/h to a temperature in the range from minus 50 to minus 30°C and subsequent heating at a rate of 6-60°C/h to a temperature from plus 5°C to plus 35°C. When cooled to a temperature in the range from minus 50 to minus 30°C, hydrate and ice crystallization processes occur in the dispersion. With subsequent slow heating of the sample at a rate of 6-60°C/h, the melting of ice and hydrate occurs and the formation of a cryogel structure, which is a three-dimensional polymer network stabilized by non-covalent interactions. When a frozen aqueous solution of a polymer (polyvinyl alcohol, polyacrylamide, guar gum and others) is thawed, a cryogel is formed in the form of a heterogeneous system containing interconnected pores filled with a dispersion of the nucleator in an aqueous solution of the hydrate-forming component. The cryogel stabilizes the nucleator particles in the dispersion and prevents their sedimentation. Cryogel also has high elasticity combined with mechanical strength, which determine the stability of the cryogel matrix during reversible phase transitions of crystallization and melting of the hydrate in the target heat-storing material. Cryogel in combination with a nucleator gives the target material mechanical strength and ensures stability of its shape during use. Thermal cycling in the specified temperature range and heating/cooling rates is carried out from 1 to 3 times.
Заявляемый способ получения материала для аккумулирования тепловой энергии иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими его применение.The inventive method for producing material for storing thermal energy is illustrated by the following examples, which do not limit its use.
Пример 1.Example 1.
Смешивают воду и бромид тетрабутиламмония в массовом соотношении 3:1 с получением водного раствора, в который затем добавляют поливиниловый спирт до концентрации 3,5% мас. и перемешивают до полного растворения. К смеси дозируют галлуазит в количестве, обеспечивающем его концентрацию в смеси 15% мас. Полученную смесь диспергируют путем механического перемешивания на лабораторном гомогенизаторе со скоростью 3000 об/мин. Продукт диспергирования охлаждают со скоростью 3000°С/ч до температуры минус 50°С/ч. Затем замороженный образец нагревают со скоростью 6°С/ч до температуры плюс 20°С. Термоциклирование при получении проводят 1 раз. В результате получается композитный гелеобразный материал, обладающий стабильностью формы. Пример 2.Water and tetrabutylammonium bromide are mixed in a mass ratio of 3:1 to obtain an aqueous solution, into which polyvinyl alcohol is then added to a concentration of 3.5% wt. and stir until completely dissolved. Halloysite is dosed to the mixture in an amount ensuring its concentration in the mixture is 15% wt. The resulting mixture is dispersed by mechanical mixing on a laboratory homogenizer at a speed of 3000 rpm. The dispersion product is cooled at a rate of 3000°C/h to a temperature of minus 50°C/h. Then the frozen sample is heated at a rate of 6°C/h to a temperature of plus 20°C. Thermal cycling upon receipt is carried out once. The result is a composite gel-like material that is shaped stable. Example 2.
Смешивают воду и триметилолэтан в массовом соотношении 1:1,67 с получением водного раствора, в который затем добавляют полиакриламид до концентрации 1% мас. и перемешивают до полного растворения. К смеси дозируют сепиолит в количестве, обеспечивающем его концентрацию в смеси 1% мас. Полученную смесь диспергируют путем ультразвукового воздействия с частотой 22 кГц и мощностью 500 Вт. Продукт диспергирования охлаждают со скоростью 300°С/ч до температуры минус 30°С/ч. Затем замороженный образец нагревают со скоростью 60°С/ч до температуры плюс 35°С. Термоциклирование при получении проводят 3 раза. В результате получается композитный гелеобразный материал, обладающий стабильностью формы.Water and trimethylolethane are mixed in a mass ratio of 1:1.67 to obtain an aqueous solution, into which polyacrylamide is then added to a concentration of 1% wt. and stir until completely dissolved. Sepiolite is dosed to the mixture in an amount ensuring its concentration in the mixture is 1% wt. The resulting mixture is dispersed by ultrasonic influence with a frequency of 22 kHz and a power of 500 W. The dispersion product is cooled at a rate of 300°C/h to a temperature of minus 30°C/h. Then the frozen sample is heated at a rate of 60°C/h to a temperature of plus 35°C. Thermal cycling upon receipt is carried out 3 times. The result is a composite gel-like material that is shaped stable.
Пример 3.Example 3.
Смешивают воду и хлорид тетрабутиламмония в массовом соотношении 13:1 с получением водного раствора, в который затем добавляют гуаровую камедь до концентрации 7% мас. и перемешивают до полного растворения. К смеси дозируют каолинит в количестве, обеспечивающем его концентрацию в смеси 7,5% мас. Полученную смесь диспергируют путем механического перемешивания на лабораторном гомогенизаторе со скоростью 2500 об/мин. Продукт диспергирования охлаждают со скоростью 1200°С/ч до температуры минус 40°С/ч. Затем замороженный образец нагревают со скоростью 30°С/ч до температуры от плюс 5°С. Термоциклирование при получении проводят 2 раза. В результате получается композитный гелеобразный материал, обладающий стабильностью формы.Water and tetrabutylammonium chloride are mixed in a mass ratio of 13:1 to obtain an aqueous solution, into which guar gum is then added to a concentration of 7% wt. and stir until completely dissolved. Kaolinite is dosed into the mixture in an amount ensuring its concentration in the mixture is 7.5% wt. The resulting mixture is dispersed by mechanical mixing on a laboratory homogenizer at a speed of 2500 rpm. The dispersion product is cooled at a rate of 1200°C/h to a temperature of minus 40°C/h. Then the frozen sample is heated at a rate of 30°C/h to a temperature of plus 5°C. Thermal cycling upon receipt is carried out 2 times. The result is a composite gel-like material that is shaped stable.
Пример 4.Example 4.
Смешивают воду и бромид тетрабутиламмония в массовом соотношении 4:1 с получением водного раствора, в который затем добавляют поливиниловый спирт до концентрации 2% мас. и перемешивают до полного растворения. К смеси дозируют сепиолит в количестве, обеспечивающем его концентрацию в смеси 7% мас. Полученную смесь диспергируют путем ультразвукового воздействия с частотой 22 кГц и мощностью 500 Вт. Продукт диспергирования охлаждают со скоростью 600°С/ч до температуры минус 50°С/ч. Затем замороженный образец нагревают со скоростью 30°С/ч до температуры плюс 15°С. Термоциклирование при получении проводят 3 раза. В результате получается композитный гелеобразный материал, обладающий стабильностью формы.Water and tetrabutylammonium bromide are mixed in a mass ratio of 4:1 to obtain an aqueous solution, into which polyvinyl alcohol is then added to a concentration of 2% wt. and stir until completely dissolved. Sepiolite is dosed to the mixture in an amount ensuring its concentration in the mixture is 7% wt. The resulting mixture is dispersed by ultrasonic influence with a frequency of 22 kHz and a power of 500 W. The dispersion product is cooled at a rate of 600°C/h to a temperature of minus 50°C/h. Then the frozen sample is heated at a rate of 30°C/h to a temperature of plus 15°C. Thermal cycling upon receipt is carried out 3 times. The result is a composite gel-like material that is shaped stable.
Образцы, полученные по Примерам 1-4, исследовали с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии путем определения температур плавления Tm и кристаллизации Tc, а также энтальпии плавления ΔHm при циклическом изменении температуры образца (50 циклов) по следующей программе (охлаждение от плюс 35°С до минус 50°С со скоростью 10°С/мин, далее нагрев в том же диапазоне с аналогичной скоростью). Результаты исследований приведены в Таблице.The samples obtained according to Examples 1-4 were examined using differential scanning calorimetry by determining the melting temperatures T m and crystallization T c , as well as the enthalpy of melting ΔH m with a cyclic change in the sample temperature (50 cycles) according to the following program (cooling from plus 35 ° C to minus 50°C at a rate of 10°C/min, then heating in the same range at a similar speed). The research results are shown in the Table.
Из данных, приведенных в таблице, видно, что для образцов, полученных по примерам 1-4, разница между температурой плавления и кристаллизации значительно меньше, чем для прототипа, что говорит о меньшем эффекте переохлаждения для образцов, полученных по предлагаемому способу. Кроме того, из данных в Таблице следует, что после 50 циклов образцы по примерам 1-4 демонстрируют большее постоянство температуры плавления и меньшее относительное уменьшение энтальпии плавления. Все образцы по примерам 1-4 являются композитными гелеобразными материалами, обладающими стабильностью формы в отличие от прототипа. Таким образом, описываемый способ обеспечивает более высокую стабильность тепловых свойств материала при циклическом протекании процессов кристаллизации и плавления гидратов, стабильность формы материала и уменьшение эффекта переохлаждения.From the data given in the table, it is clear that for samples obtained according to examples 1-4, the difference between the melting and crystallization temperatures is significantly less than for the prototype, which indicates a smaller effect of supercooling for samples obtained using the proposed method. In addition, from the data in the Table it follows that after 50 cycles, the samples from examples 1-4 demonstrate greater constancy of the melting temperature and a smaller relative decrease in the enthalpy of melting. All samples in examples 1-4 are composite gel-like materials that have dimensional stability, unlike the prototype. Thus, the described method ensures higher stability of the thermal properties of the material during the cyclic processes of crystallization and melting of hydrates, stability of the shape of the material and a reduction in the effect of supercooling.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805415C1 true RU2805415C1 (en) | 2023-10-16 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5131896A (en) * | 1995-02-01 | 1996-08-21 | Dow Chemical Company, The | Reversible hydrated magnesium chloride phase change compositions for storing energy |
| RU2188842C1 (en) * | 2001-05-31 | 2002-09-10 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН | Heat-accumulation composition |
| JPWO2018097183A1 (en) * | 2016-11-22 | 2019-11-07 | シャープ株式会社 | Thermal storage material, cooler, logistics packaging container and cooler unit |
| RU2763288C1 (en) * | 2020-12-11 | 2021-12-28 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") | Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU5131896A (en) * | 1995-02-01 | 1996-08-21 | Dow Chemical Company, The | Reversible hydrated magnesium chloride phase change compositions for storing energy |
| RU2188842C1 (en) * | 2001-05-31 | 2002-09-10 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова РАН | Heat-accumulation composition |
| JPWO2018097183A1 (en) * | 2016-11-22 | 2019-11-07 | シャープ株式会社 | Thermal storage material, cooler, logistics packaging container and cooler unit |
| RU2763288C1 (en) * | 2020-12-11 | 2021-12-28 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") | Heat-accumulating composition based on eutectic mixture of crystal hydrates of calcium and cadmium nitrates |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BEATRICE CASTELLANI и др., Clathrate Hydrates for Thermal Energy Storage in Buildings: Overview of Proper Hydrate-Forming Compounds, Sustainability, 2014, 6(10), с. 6820. БОНДАЛЕТОВА Л. И. и др. Полимерные композиционные материалы, Издательство Томского политехнического университета, Томск, 2013, с. 11. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7923112B2 (en) | Latent heat storage material and process for manufacture of the latent heat storage material | |
| Purohit et al. | Inorganic salt hydrate for thermal energy storage application: A review | |
| Dixit et al. | Salt hydrate phase change materials: Current state of art and the road ahead | |
| Liang et al. | Nanoencapsulation of n-octadecane phase change material with silica shell through interfacial hydrolysis and polycondensation in miniemulsion | |
| Kant et al. | Recent advances in thermophysical properties enhancement of phase change materials for thermal energy storage | |
| EP3575375B1 (en) | Latent-heat storage material composition and latent-heat storage tank | |
| JP2005330484A (en) | Latent heat storage material, processes for producing the same and processes for using the same | |
| WO2015025529A1 (en) | Latent heat transfer material micro-encapsulated in hard shell, and production method for same | |
| EP2938696B1 (en) | Composite material for heat storage and method for preparation | |
| JP2010077435A (en) | Phase-change substance encapsulated in natural microtubule and its preparation | |
| Li et al. | Synthesis and characterization of mixed alkanes microcapsules with phase change temperature below ice point for cryogenic thermal energy storage | |
| US11560504B2 (en) | Salt hydrate-based phase change thermal energy storage and encapsulation thereof | |
| CN103450856A (en) | Microcapsule composite phase change material based on inorganic hydrous salt as well as preparation method and application thereof | |
| Stoporev et al. | Ionic clathrate hydrates loaded into a cryogel–halloysite clay composite for cold storage | |
| CN105219352A (en) | A kind of phase-change accumulation energy composite micro-capsule and preparation method | |
| CN106318330A (en) | Preparation method of phase-change energy storage material and phase-change energy storage material | |
| JP2004307772A (en) | Eutectic crystal composition for latent cold heat storage | |
| RU2805415C1 (en) | Method for producing heat-storing material | |
| Tang et al. | Supercooling and phase separation of inorganic salt hydrates as PCMs | |
| JP6527031B2 (en) | Heat transport medium containing latent heat storage material, mixed liquid for heat transport and heat transport method | |
| JP2006131856A (en) | Latent heat cold storage material composition | |
| CN108822804A (en) | A kind of phase-changing energy storage material and preparation method thereof encapsulated with porous material | |
| WO2021245404A1 (en) | Phase change material | |
| Ge et al. | Latent Heat Storage Materials | |
| JP2009051905A (en) | Aqueous solution having property for forming clathrate hydrate, clathrate hydrate containing quaternary ammonium salt as guest compound, slurry of the clathrate hydrate, method for producing clathrate hydrate, method for increasing rate of generating or growing clathrate hydrate, and method for preventing or reducing supercooling phenomenon caused when generating or growing clathrate hydrate |