Introducere
PCM (Phase Change Materials) sunt materiale utilizate ca sisteme de stocare a căldurii latente. Entalpia de tranziție de la faza solidă la cea lichidă este astfel utilizată pentru stocarea căldurii. Domeniul de aplicare al sistemelor de stocare a căldurii latente se extinde de la încălzitoare de buzunar la textile funcționale și la elemente de pereți și tavane în construcția de clădiri. Proprietățile termofizice ale unei probe PCM de extracte de plante au fost investigate cu ajutorul LFA 467 HyperFlash® și DSC 204 F1 Phoenix® .
Condiții de testare
LFA:
- 30°C până la 150°C probă solidă în suportul de probă standard (încălzire)
- 220°C până la 30°C probă lichidă în suportul de probă PEEK (răcire), a se vedea figura 1
DSC:
- -încălzire și răcire de la 10°C la 225°C
Rezultatele măsurătorilor
Figura 2 prezintă încălzirea și răcirea probei de PCM cu ajutorul DSC. Topirea probei începe la aproximativ 165°C (debut), însă cristalizarea în timpul răcirii începe din nou doar la aproximativ 123°C. Acest efect poate fi observat și pentru măsurătorile LFA. Pătratele roșii din figura 3 reprezintă difuzivitatea termică a probei PCM în timpul răcirii (de la lichid la solid). Pasul în difuzivitatea termică poate fi legat de tranziția de fază. Deoarece punctele de măsurare au fost înregistrate în timpul răcirii, tranziția de fază apare între 120°C și 150°C. Triunghiurile roșii din figura 3 reprezintă difuzivitatea termică în timpul încălzirii probei de PCM. Ambele măsurători sunt în bună concordanță una cu cealaltă. Doar la 150°C se poate observa o diferență semnificativă, care poate fi atribuită stărilor diferite ale probelor (lichid și solid) rezultate din temperaturile diferite de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire și CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare.
Figura 4 prezintă proprietățile termofizice în timpul încălzirii probei de PCM între 30°C și 220°C ca o combinație a celor două măsurători. Tranziția de la faza solidă la cea lichidă poate fi identificată în mod clar în difuzivitatea termică, precum și în capacitatea termică specifică și conductivitatea termică prin intermediul unei trepte între 150°C și 180°C.
Rezumat
Suportul de probă special pentru lichide și paste (suport de probă PEEK) permite investigarea difuzivității termice a probelor PCM chiar și în topitură, prin intermediul LFA. Măsurătorile comparative cu și fără suportul pentru probe lichide în domeniul solid sunt în bună concordanță atâta timp cât există un contact bun între probă și suportul pentru probe (analiză în 3 straturi). Măsurătorile DSC permit tragerea de concluzii privind comportamentul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire și CristalizareCristalizarea este procesul fizic de întărire în timpul formării și creșterii cristalelor. În timpul acestui proces, căldura de cristalizare este eliberată.cristalizare al probelor și furnizează date privind capacitatea termică specifică. Din măsurătorile ambelor metode se pot face ulterior afirmații fiabile cu privire la conductivitatea termică a probei de PCM în domeniul solid și lichid.