Globale neue Phasenwechsel-Energiespeichermaterialien

Prof. Dr. Arnold Müller* Heute dominiert die Furcht vor einer Überhitzung der Erde die Debatten. Es könnte aber auch ganz anders kommen. Geologie-Professor Arnold Müller blickt für G/GESCHICHTE in die Zukunft.

Welche Arten von Phasenwechselmaterialien gibt es?

Jedes Phasen­wechsel­material hat seinen eigenen Schmelzpunkt, und dieser bestimmt, für welche Anwendungsbereiche es verwendet werden kann. Die in Gebäuden verwendeten PCM haben oft einen Schmelzpunkt zwischen 20 und 24 °C. Es gibt zwei Arten von Phasen­wechsel­materialien, die häufig verwendet werden: organische PCM und Salzhydrate.

Was ist die massenspezifische Energie?

Die dazu benötigte massenspezifische Energie ist die Phasenwechselenthalpie Δh. Diese Energie ist nicht durch einen Temperaturanstieg „spürbar“ und wird als latente Wärme bezeichnet. Die gleiche Phasenwechselenthalpie Δh wird beim Phasenwechsel von flüssig zu fest vom PCM abgegeben.

Wie beeinflusst die Größe der Kugeln die Wärmeübertragungsleistung eines hybridspeichers?

Es wird gezeigt, dass die spezifische Wärmeübertragungsleistung eines Hybridspeichers unmittelbar von der Größe der Kugeln als auch von der spezifischen Wärmeleitfähigkeit des PCM abhängt. Phasenwechselmaterialien ( phase change materials, PCMs) werden bereits seit Jahren in thermischen Speichern angewendet.

Was ist der Phasenübergang?

In den allermeisten Fällen handelt es sich dabei um den Übergang zwischen fest und flüssig. Denken Sie zum Beispiel an die Umwandlung von Eis (fest) in Wasser (flüssig). Es ist auch möglich, den Phasenübergang von flüssig zu gasförmig zu nutzen, aber aus praktischen Gründen wird dies seltener angewendet.

Wie wird die Wärmeübertragung von der Umgebung auf das PCM beschleunigt?

Das bedeutet, dass die Energie (Wärme) nicht ohne Weiteres von der Umgebung in das PCM fließen kann und andersherum. Daher muss das PCM in Behältern oder Kapseln verpackt werden, welche die Wärmeübertragung von der Umgebung auf das PCM beschleunigen.

Was ist der Phasenwechsel beim Schmelzen?

In der technischen Anwendung findet der Phasenwechsel beim Schmelzen nicht bei genau der Phasenwechseltemperatur statt, sondern erstreckt sich über einen Schmelzbereich. Dies ist bedingt durch Unreinheiten und der endlichen Geschwindigkeit bei der Temperaturerhöhung.