WO2013020847A1 - Latentwärmespeicher - Google Patents

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WO2013020847A1
WO2013020847A1 PCT/EP2012/064859 EP2012064859W WO2013020847A1 WO 2013020847 A1 WO2013020847 A1 WO 2013020847A1 EP 2012064859 W EP2012064859 W EP 2012064859W WO 2013020847 A1 WO2013020847 A1 WO 2013020847A1
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latent heat
pores
store according
carrier body
heat store
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Inventor
Manfred Baldauf
Christiane Bauer
Stefan Blendinger
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/023—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material being enclosed in granular particles or dispersed in a porous, fibrous or cellular structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/14—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing damage by freezing, e.g. for accommodating volume expansion
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a latent heat store with a porous carrier body and a phase change material, which is embedded in pores of the carrier body.
  • a latent heat accumulator in which the heat is used to effect a phase transition of a phase change material, in particular the phase transition from a solid phase to a liquid phase is considered as a heat store in the area of high temperature heat storage.
  • the latent heat storage can be operated up to a temperature of 400 ° C, this limit being due to the chemical stability of the phase change material used as well as the strength and corrosion resistance of the material surrounding the phase change material.
  • the phase change material may be incorporated into a carrier body which is flowed through by a heat transfer fluid to ⁇ . If the phase change material expands due to the phase transition, critical stresses can build up in the carrier body, which can lead to the formation of cracks. The cracks can lead to a break apart of the carrier body, the thermal conductivity of the
  • a conventional latent heat storage has only a small Cycle resistance, ie multiple heating and cooling of the latent heat storage leads to a reduction in its life.
  • the object of the invention is to provide a latent heat storage for storing heat, the latent heat ⁇ memory at a high operating temperature has a long life and high cycle stability.
  • the latent heat storage device comprises a porous support body having at ⁇ least partially filled with a phase change material pores, in the interior of the carrier body whose structure having such a distribution of predetermined breaking points, that upon increase in volume of the phase change material at the phase transition, the network of pores in the carrier body increased by breaking its structure at the predetermined breaking points such that the increase in volume of the phase change material in the interior of the carrier body can be compensated.
  • the phase transition material may advantageously extend to adjacent pores.
  • the increase in volume can be compensated, whereby the formation of undesirable cracks in the carrier body is prevented and thus advantageously the life of the latent heat storage device is long.
  • the Po ⁇ Ren, the predetermined breaking points and the phase change material are distributed as evenly as possible in the carrier body.
  • the carrier body preferably has a brittle and high-temperature-resistant material with thin partitions between the pores, wherein the thin partitions are the predetermined breaking points. Brittle materials increase their volume only slightly when the temperature increases, so that the latent heat storage can be advantageously used in space-limited environments.
  • the latent heat store preferably has open pores, which are connected to one another and extend as far as the surface of the carrier body.
  • the phase change material may advantageously extend to adjacent pores as the volume increases.
  • gas which is located in the pores, can reach the surface of the latent heat storage device as volume increases. As a result, the volume increase is easily compensated.
  • Open pores are particularly advantageous when the latent heat storage is flowed around during operation of a gas, because this rapid heat transfer between the gas and the phase change material is possible.
  • the latent heat storage can be provided with the open pores, if the phase change material is not soluble in the fluid flowing around the latent heat storage, and does not undergo a chemical reaction with the fluid.
  • the carrier body has a sintered material, wherein the sintered material is advantageously easy to produce. It is preferred that the open pores are crosslinked such that they form channels which connect outer sides of the carrier body.
  • the latent heat storage advantageously has a permeability, as a result of which any differences in pressure which may occur between two outer sides of the latent heat accumulator can advantageously be compensated.
  • the surface of the carrier body is preferably covered with a ⁇ Ver sealing layer, whereby the Phasenübergangsmateri- al is advantageously kept in the carrier body. This is advantageous if contact of the phase change material with the fluid flowing around the latent heat storage medium is to be avoided. This is particularly the case when the starting material is a little Phasenüber- stable salt, when the fluid is an aggressive gas and / or an aggressive fluid, in particular ⁇ sondere a molten metal.
  • the Versie ⁇ gelungs to a material having a same Wesentli in ⁇ chen thermal expansion coefficient as the latent heat storage, has a good thermal conductivity and che mixture ⁇ is resistant to the fluid and the phase transition Mate ⁇ rial.
  • the latent heat storage device preferably has closed pores. Characterized a contact of the phase ⁇ starting material and the fluid is advantageously avoided. Preferred dimensions of the support body is made with open pores and subsequently compacted, whereby the closed pores are formed. By this method of preparation, the latent heat storage with closed pores is advantageously easy to produce.
  • the pores are preferably arranged such that the carrier body material tapers between two pores.
  • the predetermined breaking parts are generally located at the point at which the support structure between two pores is thinnest.
  • the phase transition material is such ge ⁇ selected such that at the predetermined operating conditions of the latent heat storage device, the phase transition between a solid and a liquid phase. In the phase transition from the solid to the liquid phase results in only a small volume expansion of the phase change material, where ⁇ is advantageously low by the stress of the carrier structure.
  • the phase change material preferably has a salt, in particular ⁇ sondere ciumsalz a lithium, sodium, potassium, magnesium or calcium, which is a fluoride, chloride, oxide or carbonate is, or a mixture of salts on.
  • a salt in particular ⁇ sondere ciumsalz a lithium, sodium, potassium, magnesium or calcium, which is a fluoride, chloride, oxide or carbonate is, or a mixture of salts on.
  • the salts mentioned, in particular the fluorides and oxides are stable salts which are chemically resistant even at a high temperature, which advantageously results in a long service life of the heat storage elements.
  • the phase transition material preferably has a metal, in particular ⁇ aluminum, or an alloy.
  • a metal in particular ⁇ aluminum, or an alloy.
  • the carrier body comprises ceramic, alumina and / or zirconia. These materials are chemically resistant also at a high temperature, and in particular against the phase change material in the liquid state, which advantageously results in a long lifetime of the latent heat accumulator ⁇ .
  • the latent heat accumulator according to the invention can be operated at an operating temperature below 300 ° C. However, operating temperatures are also possible which are above 400 ° C, i. With the latent heat storage according to the invention operating temperatures are possible, which are above the operating temperatures of conventional latent heat storage.
  • FIG. 1 shows a section of a latent heat accumulator with a
  • FIG. 2 shows a section of the latent heat accumulator from FIG. 1 after the heating
  • FIG. Figure 4 is a sectional view of an embodiment of transition temperature of the latent heat storage device with a carrier body with ge ⁇ closed pores and before heating to the Phasenüber- and
  • a latent heat accumulator 1 has a carrier body 2, a phase transition material 3 and a latent heat storage surface 7.
  • a fluid can be flowed to the latent heat ⁇ memory surface 7 and a heat transfer can take place between the latent heat storage 1 and the fluid via the latent heat storage surface 7.
  • the carrier body has open pores 4.
  • the open pores 4 are connected to each other and extend up to the latent heat storage surface 7.
  • the phase change material 3 fills the pores 4 partly, while the volume is not ge of the phase transition material 3 ⁇ Filled Pores 4 is filled with a gas 8.
  • the interconnected pores 4 form channels up to opposite outer sides of the latent heat accumulator 1, so that the latent heat storage 1 has a gas permeability.
  • Phase change material 3 The liquid phase transition mate rial ⁇ 3 has a lower density than the solid phase ⁇ starting material 3, thereby increasing the volume of the phase change material 3 upon melting. This reduces the volume in the open pores 4 available to the gas 8. Due to the increase in volume of the phase change material 3, the gas 8 from the open pores 4 at the latent heat storage surface 7 and thus displaced to the outside of the latent heat storage 1.
  • the latent heat store 1 can also, as shown in FIG. 3, be covered by a sealing layer 6, so that the pores 4 no longer extend as far as the latent heat storage surfaces 7. Thereby, contact of the phase change material 3 with the fluid is avoided.
  • the gas 8 is compressed.
  • An embodiment according to the invention is conceivable as a continuation of the latent heat accumulator 1 shown in FIGS. 1 to 3 in which predetermined breaking points 9 are formed between a structure of contiguous open pores 4 and a further structure of contiguous open pores, so that in the Expansion of the phase change material 3 break the predetermined breaking points 9 and the phase transition material can extend from one structure to the other structure.
  • the carrier body has closed pores 5.
  • the latent heat accumulator 1 has closed pores 5, wherein a part of the pore 5 is completely filled by the phase change material 3 and the other part of CLOSED ⁇ Senen pores 5 having the gas. 8
  • the carrier body 2 is formed thinly between the closed pores 5 so that predetermined breaking points 9 are formed at these locations.
  • Heating the latent heat accumulator 1 to the phase transition ⁇ temperature increases the volume of Phasenübergangsma ⁇ terials 3, which build up critical stresses in the carrier body 2, which leads to a break of the predetermined breaking points 9, as shown in Figure 5, lead.
  • the predetermined breaking points break between a pore 5 filled with the phase transition material 3 and a pore 5 filled with the gas 8, so that the phase transition material 3 enters into the pore 5.
  • re 5 extends with the gas 8.
  • the gas 8 available volume is smaller than before heating, so that the gas 8 is compressed.
  • the carrier body has both open pores 4 and closed pores 5 with predetermined breaking points 9.

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Abstract

Ein Latentwärmespeicher weist einen porösen Trägerkörper (2) auf, der mit einem Phasenübergangsmaterial (3) zumindest teilweise gefüllte Poren aufweist, wobei im Inneren des Trägerkörpers (2) dessen Struktur eine derartige Verteilung von Sollbruchstellen (9) aufweist, dass sich beim Volumenzuwachs des Phasenübergangsmaterials (3) bei dessen Phasenübergang die Vernetzung der Poren im Trägerkörper (2) durch Aufbrechen von dessen Struktur an den Sollbruchstellen (9) derart erhöht, dass der Volumenzuwachs des Phasenübergangsmaterials (3) im Inneren des Trägerkörpers (2) kompensierbar ist.

Description

Beschreibung
Latentwärmespeieher Die Erfindung betrifft einen Latentwärmespeicher mit einem porösen Trägerkörper und einem Phasenübergangsmaterial, das in Poren des Trägerkörpers eingelagert ist.
In vielen technischen Prozessen ist es für die Energieeffi- zienz von Vorteil Wärme zu speichern, um sie zu einem späte¬ ren Zeitpunkt wieder abzugeben. Insbesondere bei der Stromerzeugung durch Solarthermie ist es erforderlich Wärme zu spei¬ chern, damit eine Stromversorgung auch bei Bewölkung und nachts möglich ist.
Als ein Wärmespeicher im Bereich der Hochtemperaturwärmespei- cherung kommt insbesondere ein Latentwärmespeicher in Frage, bei dem die Wärme benutzt wird, um einen Phasenübergang eines Phasenübergangsmaterials zu bewirken, insbesondere den Pha- senübergang von einer festen in eine flüssige Phase. Eine
Speicherung von Wärme erfolgt daher bei der Phasenübergangs¬ temperatur des Phasenübergangsmaterials. Herkömmlich kann der Latentwärmespeicher bis zu einer Temperatur von 400 °C betrieben werden, wobei diese Grenze durch die chemische Stabi- lität des verwendeten Phasenübergangsmaterials sowie durch die Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit des Materials gegeben ist, welches das Phasenübergangsmaterial umgibt.
Herkömmlich kann das Phasenübergangsmaterial in einen Träger- körper eingebracht sein, der von einem Wärmeträgerfluid um¬ strömt wird. Dehnt sich das Phasenübergangsmaterial aufgrund des Phasenübergangs aus, können sich in dem Trägerkörper kritische Spannungen aufbauen, welche zu einer Bildung von Rissen führen können. Die Risse können zu einem Auseinanderbre- chen des Trägerkörpers führen, die Wärmeleitfähigkeit des
Trägerkörpers vermindern oder zu einem Austreten von dem Phasenübergangsmaterial aus dem Trägerkörper führen. Ein herkömmlicher Latentwärmespeicher hat lediglich eine geringe Zyklenbeständigkeit, d.h. mehrfaches Erwärmen und Abkühlen des Latentwärmespeichers führt zu einer Verminderung seiner Lebensdauer . Aufgabe der Erfindung ist es, einen Latentwärmespeicher für das Speichern von Wärme zu schaffen, wobei der Latentwärme¬ speicher bei einer hohen Betriebstemperatur eine lange Lebensdauer und eine hohe Zyklenbeständigkeit hat.
Der erfindungsgemäße Latentwärmespeicher weist einen porösen Trägerkörper auf, der mit einem Phasenübergangsmaterial zu¬ mindest teilweise gefüllte Poren aufweist, wobei im Inneren des Trägerkörpers dessen Struktur eine derartige Verteilung von Sollbruchstellen aufweist, dass sich beim Volumenzuwachs des Phasenübergangsmaterials bei dessen Phasenübergang die Vernetzung der Poren im Trägerkörper durch Aufbrechen von dessen Struktur an den Sollbruchstellen derart erhöht, dass der Volumenzuwachs des Phasenübergangsmaterials im Inneren des Trägerkörpers kompensierbar ist.
Durch das Aufbrechen der Sollbruchstellen kann sich das Phasenübergangsmaterial vorteilhaft auf benachbarte Poren erstrecken. Somit ist der Volumenzuwachs kompensierbar, wodurch die Bildung von unerwünschten Rissen im Trägerkörper unterbunden wird und somit vorteilhaft die Lebensdauer des Latentwärmespeichers lang ist. Bevorzugt ist es, dass die Po¬ ren, die Sollbruchstellen und das Phasenübergangsmaterial möglichst gleichmäßig in dem Trägerkörper verteilt sind. Der Trägerkörper weist bevorzugt ein sprödes und hochtempera- turfestes Material mit dünnen Trennwänden zwischen den Poren auf, wobei die dünnen Trennwände die Sollbruchstellen sind. Spröde Materialien vergrößern bei einer Temperaturerhöhung ihr Volumen nur geringfügig, so dass der Latentwärmespeicher auch in räumlich beschränkten Umgebungen vorteilhaft gut einsetzbar ist. Weil der Volumenzuwachs des Phasenübergangsmaterials durch das Aufbrechen der Sollbruchstellen kompensierbar ist, ist es vorteilhaft nicht erforderlich in den Poren ein großes Gasvo¬ lumen zum Kompensieren des Volumenzuwachses vorzusehen. Da- durch ist vorteilhaft eine hohe Beladung des Latentwärmespei¬ chers mit dem Phasenübergangsmaterial möglich. Indem das Pha¬ senübergangsmaterial in den porösen Trägerkörper eingebracht ist, ist eine gleichmäßige Verteilung des Phasenübergangsma¬ terials in dem Trägerkörper einfach erreichbar.
Der Latentwärmespeicher weist bevorzugt offene Poren auf, die miteinander verbunden sind und sich bis an die Oberfläche des Trägerkörpers erstrecken. Dadurch, dass die Poren offen ausgeführt sind, kann sich das Phasenübergangsmaterial bei dem Volumenzuwachs vorteilhaft auf benachbarte Poren erstrecken. Des Weiteren kann Gas, welches sich in den Poren befindet, beim Volumenzuwachs an die Oberfläche des Latentwärmespei¬ chers gelangen. Dadurch ist der Volumenzuwachs gut kompensierbar. Offene Poren sind insbesondere von Vorteil, wenn der Latentwärmespeicher im Betrieb von einem Gas umströmt wird, weil dadurch eine schnelle Wärmeübertragung zwischen dem Gas und dem Phasenübergangsmaterial möglich ist. Ferner kann der Latentwärmespeicher mit den offenen Poren vorgesehen werden, wenn das Phasenübergangsmaterial nicht in dem Fluid, welches den Latentwärmespeicher umströmt, lösbar ist und keine chemische Reaktion mit dem Fluid eingeht.
Bevorzugt weist der Trägerkörper ein gesintertes Material auf, wobei das gesinterte Material vorteilhaft einfach her- stellbar ist. Bevorzugt ist es, dass die offenen Poren derart vernetzt sind, dass sie Kanäle bilden, die Außenseiten des Trägerkörpers verbinden. Dadurch hat der Latentwärmespeicher vorteilhaft eine Permeabilität, wodurch eventuell zwischen zwei Außenseiten des Latentwärmespeichers auftretende Druck- unterschiede vorteilhaft ausgleichbar sind.
Die Oberfläche des Trägerkörpers ist bevorzugt mit einer Ver¬ siegelungsschicht bedeckt, wodurch das Phasenübergangsmateri- al vorteilhaft im Trägerkörper gehalten wird. Dies ist von Vorteil, wenn ein Kontakt von dem Phasenübergangsmaterial mit dem den Latentwärmespeicher umströmenden Fluid zu vermeiden ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Phasenüber- gangsmaterial ein wenig stabiles Salz ist, wenn das Fluid ein aggressives Gas und/oder eine aggressive Flüssigkeit, insbe¬ sondere eine Metallschmelze, ist. Bevorzugt weist die Versie¬ gelungsschicht ein Material auf, welches einen im Wesentli¬ chen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Latent- wärmespeicher hat, eine gute Wärmeleitfähigkeit hat und che¬ misch resistent gegen das Fluid und das Phasenübergangsmate¬ rial ist.
Der Latentwärmespeicher weist bevorzugt geschlossene Poren auf. Dadurch wird vorteilhaft ein Kontakt von dem Phasenüber¬ gangsmaterial und dem Fluid vermieden. Bevorzugtermaßen ist der Trägerkörper mit offenen Poren hergestellt und nachträglich verdichtet, wodurch die geschlossen Poren ausgebildet werden. Durch diese Herstellungsweise ist der Latentwärme- Speicher mit geschlossenen Poren vorteilhaft einfach herstellbar .
Die Poren sind bevorzugt derart angeordnet, dass sich das Trägerkörpermaterial zwischen zwei Poren verjüngt. Die Soll- bruchsteile befindet sich in der Regel an der Stelle, an der die Trägerstruktur zwischen zwei Poren am dünnsten ausgebildet ist. Bevorzugt ist das Phasenübergangsmaterial derart ge¬ wählt, dass bei den vorherbestimmten Betriebsbedingungen des Latentwärmespeichers der Phasenübergang zwischen einer festen und einer flüssigen Phase erfolgt. Bei dem Phasenübergang von der festen in die flüssige Phase ergibt sich lediglich eine geringe Volumenausdehnung des Phasenübergangsmaterials, wo¬ durch die Spannungsbelastung der Trägerstruktur vorteilhaft gering ist.
Das Phasenübergangsmaterial weist bevorzugt ein Salz, insbe¬ sondere ein Lithium-, Natrium-, Kalium-, Magnesium- oder Cal- ciumsalz, welches ein Fluorid, Chlorid, Oxid oder Carbonat ist, oder eine Mischung von Salzen auf. Bei den genannten Salzen, insbesondere bei den Fluoriden und Oxiden, handelt es sich um stabile Salze, welche auch bei einer hohen Temperatur chemisch beständig sind, wodurch sich vorteilhaft eine lange Lebensdauer der Wärmespeicherelemente ergibt.
Das Phasenübergangsmaterial weist bevorzugt ein Metall, ins¬ besondere Aluminium, oder eine Legierung auf. Durch die Wahl der Legierung oder der Mischung der Salze lässt sich vorteil- haft die Temperatur des Phasenübergangs vorherbestimmen.
Bevorzugt ist es, dass der Trägerkörper Keramik, Aluminiumoxid und/oder Zirkoniumoxid aufweist. Diese Materialien sind auch bei einer hohen Temperatur chemisch resistent, insbeson- dere gegen das Phasenübergangsmaterial im flüssigen Zustand, wodurch sich vorteilhaft eine lange Lebensdauer des Latent¬ wärmespeichers ergibt.
Der erfindungsgemäße Latentwärmespeicher ist bei einer Be- triebstemperatur unterhalb 300 °C betreibbar. Es sind jedoch auch Betriebstemperaturen möglich, die über 400 °C liegen, d.h. mit dem erfindungsgemäßen Latentwärmespeicher sind Betriebstemperaturen möglich, die über den Betriebstemperaturen herkömmlicher Latentwärmespeicher liegen.
Im Folgenden werden mehrere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt eines Latentwärmespeichers mit einem
Trägerkörper mit offen Poren und vor einer Erwärmung auf die Phasenübergangstemperatur,
Figur 2 einen Schnitt des Latentwärmespeichers aus Fig. 1 nach der Erwärmung,
Figur 3 einen Schnitt des Latentwärmespeichers aus Fig. 1, wobei die Oberfläche des Latentwärmespeichers versiegelt ist, Figur 4 einen Schnitt einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers mit einem Trägerkörper mit ge¬ schlossenen Poren und vor einer Erwärmung auf die Phasenüber- gangstemperatur und
Figur 5 einen Schnitt der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Latentwärmespeichers aus Fig. 4 nach der Erwärmung. Wie es aus den Figuren ersichtlich ist, weist ein Latentwärmespeicher 1 einen Trägerkörper 2, ein Phasenübergangsmaterial 3 und eine Latentwärmespeicheroberfläche 7 auf. Im Betrieb des Latentwärmespeichers 1 kann ein Fluid an die Latentwärme¬ speicheroberfläche 7 geströmt werden und eine Wärmeübertra- gung kann zwischen dem Latentwärmespeicher 1 und dem Fluid via die Latentwärmespeicheroberfläche 7 erfolgen.
In dem Latentwärmespeicher aus Figuren 1 bis 3 weist der Trägerkörper offene Poren 4 auf. Wie es aus Figuren 1 und 2 er- sichtlich ist, sind die offenen Poren 4 miteinander verbunden und erstrecken sich bis an die Latentwärmespeicheroberfläche 7. Das Phasenübergangsmaterial 3 füllt die Poren 4 teilweise aus, während das nicht von dem Phasenübergangsmaterial 3 ge¬ füllte Volumen der Poren 4 mit einem Gas 8 gefüllt ist. Die miteinander verbundenen Poren 4 bilden Kanäle bis an gegenüberliegende Außenseiten des Latentwärmespeichers 1 aus, so dass der Latentwärmespeicher 1 eine Gaspermeabilität hat.
Wie in Figur 2 gezeigt, schmilzt nach einer Erwärmung des La- tentwärmespeichers 1 auf die Phasenübergangstemperatur das
Phasenübergangsmaterial 3. Das flüssige Phasenübergangsmate¬ rial 3 hat eine geringere Dichte als das feste Phasenüber¬ gangsmaterial 3 , wodurch sich beim Schmelzen das Volumen des Phasenübergangsmaterials 3 vergrößert. Dadurch verringert sich das Volumen in den offenen Poren 4, das dem Gas 8 zur Verfügung steht. Durch den Volumenzuwachs des Phasenübergangsmaterials 3 wird das Gas 8 aus den offenen Poren 4 an die Latentwärmespeicheroberfläche 7 und damit nach außerhalb des Latentwärmespeichers 1 verdrängt.
Der Latentwärmespeicher 1 kann auch, wie in Figur 3 gezeigt, von einer Versiegelungsschicht 6 bedeckt sein, so dass sich die Poren 4 nicht mehr bis an die Latentwärmespeicheroberflä¬ che 7 erstrecken. Dadurch wird ein Kontakt von dem Phasenübergangsmaterial 3 mit dem Fluid vermieden. Wie es aus Figur 3 ersichtlich ist, wird beim Volumenzuwachs des Phasenüber- gangsmaterials 3 im Falle eines Latentwärmespeichers 1 mit Versiegelungsschicht 6 das Gas 8 komprimiert.
Denkbar ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform als Weiterführung des in Fig. 1 bis Fig. 3 gezeigten Latentwärmespei- chers 1, in der zwischen einer Struktur aus zusammenhängenden offenen Poren 4 und einer weiteren Struktur aus zusammenhängenden offenen Poren 4 Sollbruchstellen 9 ausgebildet sind, so dass bei der Ausdehnung des Phasenübergangsmaterials 3 die Sollbruchstellen 9 brechen und sich das Phasenübergangsmate- rial von der einen Struktur auf die andere Struktur erstrecken kann.
In der Ausführungsform aus Figuren 4 und 5 weist der Trägerkörper geschlossene Poren 5 auf. In Figur 4 ist dargestellt, dass der Latentwärmespeicher 1 geschlossene Poren 5 aufweist, wobei ein Teil der Poren 5 vollständig von dem Phasenübergangsmaterial 3 gefüllt ist und der andere Teil der geschlos¬ senen Poren 5 das Gas 8 aufweist. Der Trägerkörper 2 ist zwischen den geschlossenen Poren 5 dünn geformt, so dass an die- sen Stellen Sollbruchstellen 9 ausgebildet sind. Nach einer
Erwärmung des Latentwärmespeichers 1 auf die Phasenübergangs¬ temperatur vergrößert sich das Volumen des Phasenübergangsma¬ terials 3, wodurch sich in dem Trägerkörper 2 kritische Spannungen aufbauen, die zu einem Bruch der Sollbruchstellen 9, wie in Figur 5 dargestellt ist, führen. Insbesondere brechen die Sollbruchstellen zwischen einer mit dem Phasenübergangsmaterial 3 gefüllten Pore 5 und einer mit dem Gas 8 gefüllten Pore 5, so dass sich das Phasenübergangsmaterial 3 in die Po- re 5 mit dem Gas 8 erstreckt. Das dem Gas 8 zur Verfügung stehende Volumen ist kleiner als vor der Erwärmung, so dass das Gas 8 komprimiert wird. In einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung weist der Trägerkörper sowohl offene Poren 4 als auch geschlossene Poren 5 mit Sollbruchstellen 9 auf.

Claims

Patentansprüche
1. Latentwärmespeicher mit einem porösen Trägerkörper (2), der mit einem Phasenübergangsmaterial (2) zumindest teilweise gefüllte Poren aufweist, wobei im Inneren des Trägerkörpers (2) dessen Struktur eine derartige Verteilung von Sollbruchstellen (9) aufweist, dass sich beim Volumenzuwachs des Pha¬ senübergangsmaterials (3) bei dessen Phasenübergang die Ver¬ netzung der Poren im Trägerkörper (2) durch Aufbrechen von dessen Struktur an den Sollbruchstellen (9) derart erhöht, dass der Volumenzuwachs des Phasenübergangsmaterials (3) im Inneren des Trägerkörpers (3) kompensierbar ist.
2. Latentwärmespeicher gemäß Anspruch 1, wobei der Latentwär- mespeicher (1) offene Poren (4) aufweist, die miteinander verbunden sind und sich bis an die Oberfläche (7) des Träger¬ körpers (2) erstrecken.
3. Latentwärmespeicher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Trägerkörper (2) ein gesintertes Material aufweist.
4. Latentwärmespeicher gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die offenen Poren (4) derart vernetzt sind, dass sie Ka¬ näle bilden, die Außenseiten des Trägerkörpers (2) verbinden.
5. Latentwärmespeicher gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Oberfläche (7) des Trägerkörpers (2) mit einer Ver¬ siegelungsschicht (6) versiegelt ist.
6. Latentwärmespeicher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wo¬ bei der Latentwärmespeicher (1) geschlossene Poren (5) aufweist
7. Latentwärmespeicher gemäß Anspruch 6, wobei der Trägerkör- per (2) mit offenen Poren hergestellt ist und nachträglich verdichtet ist, so dass die geschlossen Poren (5) ausgebildet sind .
8. Latentwärmespeicher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Poren derart angeordnet sind, dass das Trägerkörper¬ material sich zwischen zwei Poren verjüngt, so dass die Soll¬ bruchstelle (9) ausgebildet ist.
9. Latentwärmespeicher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Phasenübergangsmaterial (3) derart gewählt ist, dass bei den vorherbestimmten Betriebsbedingungen des Latentwärmespeichers (1) der Phasenübergang zwischen einer festen und einer flüssigen Phase erfolgt.
10. Latentwärmespeicher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Phasenübergangsmaterial (3) ein Salz, insbesondere ein Lithium-, Natrium-, Kalium-, Magnesium- oder Calciumsalz, welches ein Fluorid, Chlorid, Oxid oder Carbonat ist, oder eine Mischung von Salzen aufweist.
11. Latentwärmespeicher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Phasenübergangsmaterial (3) ein Metall, insbesonde- re Aluminium, oder eine Legierung aufweist.
12. Latentwärmespeicher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Trägerkörper (2) Keramik, Aluminiumoxid und/oder Zirkoniumoxid aufweist.
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