소개
상변화 물질(PCM)은 잠열 저장 시스템으로 사용되는 물질입니다. 고체에서 액체로의 상전이 엔탈피가 열 저장에 사용됩니다. 잠열 저장 시스템의 적용 분야는 포켓 히터부터 기능성 섬유, 건물 건축의 벽 및 천장 요소에 이르기까지 다양합니다. 식물 추출물의 PCM 샘플의 열물리학적 특성은 LFA 467 HyperFlash® 및 DSC 204 F1 Phoenix® 의 도움으로 조사되었습니다.
테스트 조건
LFA:
- 표준 시료 홀더의 30°C~150°C 고체 시료(가열)
- 220°C ~ 30°C 액체 시료를 PEEK 시료 홀더에 보관(냉각), 그림 1 참조
DSC:
- -10°C ~ 225°C의 난방 및 냉방
측정 결과
그림 2는 DSC를 통한 PCM 샘플의 가열 및 냉각 과정을 보여줍니다. 시료의 용융은 약 165°C(시작)에서 시작되고, 냉각 중 결정화는 약 123°C에서 다시 시작됩니다. 이 효과는 LFA 측정에서도 볼 수 있습니다. 그림 3의 빨간색 사각형은 냉각 중(액체에서 고체로) PCM 샘플의 열 확산도를 나타냅니다. 열 확산도의 단계는 상 전이와 관련이 있을 수 있습니다. 측정 지점은 냉각 중에 기록되었으므로 상 전이는 120°C에서 150°C 사이에서 나타납니다. 그림 3의 빨간색 삼각형은 PCM 샘플을 가열하는 동안의 열 확산도를 나타냅니다. 두 측정값은 서로 잘 일치합니다. 150°C에서만 유의미한 차이를 볼 수 있는데, 이는 용융 및 결정화 온도 차이로 인해 시료의 상태(액체와 고체)가 다르기 때문입니다.
그림 4는 두 측정값의 조합으로 30°C와 220°C 사이에서 PCM 샘플을 가열하는 동안의 열물리학적 특성을 보여줍니다. 150°C에서 180°C 사이의 단계를 통해 고체에서 액체로의 상 전이를 열 확산도뿐만 아니라 비열 용량 및 열전도도에서도 명확하게 확인할 수 있습니다.
요약
액체 및 페이스트용 특수 시료 홀더(PEEK 시료 홀더)를 사용하면 LFA를 통해 용융물 내에서도 PCM 시료의 열 확산도를 조사할 수 있습니다. 고체 범위에서 액체 시료 홀더를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 비교 측정은 시료와 시료 홀더 사이의 접촉이 양호한 한 잘 일치합니다(3층 분석). DSC 측정을 통해 시료의 용융 및 결정화 거동에 대한 결론을 도출하고 비열 용량에 대한 데이터를 산출할 수 있습니다. 두 방법의 측정을 통해 고체 및 액체 범위에서 PCM 시료의 열전도도에 대한 신뢰할 수 있는 진술을 할 수 있습니다.