Úvod
PCM (Phase Change Materials) jsou materiály, které se používají jako systémy pro latentní akumulaci tepla. K ukládání tepla se tak využívá entalpie fázového přechodu z pevné látky do kapaliny. Oblast použití systémů pro latentní akumulaci tepla sahá od kapesních ohřívačů přes funkční textilie až po stěnové a stropní prvky ve stavebnictví. Termofyzikální vlastnosti vzorku PCM z rostlinných extraktů byly zkoumány pomocí přístrojů LFA 467 HyperFlash® a DSC 204 F1 Phoenix® .
Testovací podmínky
LFA:
- 30°C až 150°C pevný vzorek ve standardním držáku vzorku (ohřev)
- 220°C až 30°C kapalný vzorek v držáku PEEK (chlazení), viz obrázek 1
DSC:
- -10 °C až 225 °C ohřev a chlazení
Výsledky měření
Obrázek 2 ukazuje zahřívání a ochlazování vzorku PCM pomocí DSC. Tání vzorku začíná přibližně při 165 °C (počátek), KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace při ochlazování však začíná opět až při přibližně 123 °C. Tento efekt je patrný také u měření LFA. Červené čtverečky na obrázku 3 představují tepelnou difuzivitu vzorku PCM během ochlazování (z kapaliny do pevné fáze). Krok v tepelné difuzivitě může souviset s fázovým přechodem. Vzhledem k tomu, že měřicí body byly zaznamenány během ochlazování, objevuje se Fázové přechodyTermín fázový přechod (nebo fázová změna) se nejčastěji používá pro popis přechodů mezi pevným, kapalným a plynným skupenstvím.fázový přechod mezi 120 °C a 150 °C. Červené trojúhelníky na obrázku 3 představují tepelnou difuzivitu během zahřívání vzorku PCM. Obě měření jsou ve vzájemné shodě. Pouze při teplotě 150 °C lze pozorovat výrazný rozdíl, který lze přičíst rozdílným stavům vzorků (tekutý a pevný) vyplývajícím z rozdílných teplot tání a KrystalizaceKrystalizace je fyzikální proces tuhnutí při vzniku a růstu krystalů. Při tomto procesu se uvolňuje krystalizační teplo.krystalizace.
Obrázek 4 ukazuje termofyzikální vlastnosti při zahřívání vzorku PCM mezi 30 °C a 220 °C jako kombinaci obou měření. Fázový přechod mezi pevnou a kapalnou fází lze jasně identifikovat v tepelné difuzivitě, stejně jako v měrné tepelné kapacitě a tepelné vodivosti pomocí kroku mezi 150 °C a 180 °C.
Souhrn
Speciální držák vzorků pro kapaliny a pasty (PEEK držák vzorků) umožňuje zkoumat tepelnou difuzivitu vzorků PCM i v tavenině pomocí LFA. Srovnávací měření s držákem vzorků pro kapaliny a bez něj v pevném skupenství jsou v dobré shodě, pokud je zajištěn dobrý kontakt mezi vzorkem a držákem vzorků (třívrstvá analýza). Měření DSC umožňují vyvodit závěry o chování vzorků při tání a krystalizaci a poskytují údaje o měrné tepelné kapacitě. Z měření obou metod lze následně učinit spolehlivá prohlášení o tepelné vodivosti vzorku PCM v pevném a kapalném skupenství.