Faseveranderingsmaterialen (PCM's) zijn stoffen die grote hoeveelheden latente warmte kunnen absorberen of afgeven. Dit gebeurt wanneer hun fysieke toestand verandert, meestal van vast naar vloeibaar of omgekeerd.
Microcalorimetrie is een techniek die de energie meet die wordt geabsorbeerd of vrijgegeven tijdens faseveranderingen, waardoor de hoeveelheid energie in realtime kan worden gekwantificeerd.
De techniek maakt ook het continu smelten en kristalliseren van PCM's mogelijk die in verschillende toepassingen worden gebruikt om hun bruikbaarheid en stabiliteit op lange termijn te testen.
Wat zijn faseveranderingsmaterialen?
Phase Change Material (PCM) is een stof die thermische energie opslaat en vrijgeeft. Wanneer PCM kristalliseert, komt er een grote hoeveelheid energie vrij (exotherm), en wanneer het smelt en verandert van vast in vloeibaar, absorbeert het een gelijke hoeveelheid energie (endotherm).
PCM kan worden gebruikt voor thermische energieopslag, waarbij u warme of koude energie kunt opslaan om later vrij te geven.
Ze kunnen ook worden gebruikt als isolatie of thermische barrière in praktische toepassingen zoals temperatuurgecontroleerd transport.
Waar is PCM ontwikkeld?
Het gebruik van PCM wordt al vele jaren gebruikt, simpelweg omdat het meest basale en meest gebruikte faseveranderingsmateriaal waterijs is
Er zijn veel soorten PCM:
Organische stoffen - koolwaterstoffen, lipiden en suikeralcoholen
Anorganisch zouthydraat
Biobased – Vetzuren afkomstig van planten of dieren.
Van deze brede categorieën zijn anorganische PCM's het minst duur om te produceren en te verkrijgen, hebben ze een hoge latente warmtecapaciteit en een hoge thermische geleidbaarheid.
Organische PCM's bestaande uit paraffine- en niet-paraffinegroepen bevriezen zonder onderkoeling (in tegenstelling tot anorganische PCM's) en hebben een hoge latente warmtecapaciteit, maar ze zijn duur om te produceren en kunnen licht ontvlambaar zijn.
Biobased PCM is niet giftig, economisch en heeft een hoge latente warmtecapaciteit. Ze hebben echter een slechte thermische geleidbaarheid.
PCM wordt gebruikt in een reeks industrieën en producten, waaronder de bouw, transport en apparaten.
Smelten en kristallisatie van PCM
Continu smelten en kristalliseren kan PCMS effectiever en efficiënter maken voor gebruik in isolatiesystemen van gebouwen, waar ze in veel verwarmings- en koelcycli moeten worden gebruikt zonder de thermische efficiëntie te verliezen.
Het effect van deze processen is dat het materiaal de effecten van veranderingen in de buitentemperatuur overdag en 's nachts kan onderdrukken, terwijl de binnentemperatuur acceptabel blijft.
Bouwmaterialen zoals bakstenen, vloeren, plafonds en dakbedekkingsmaterialen kunnen deze PCM's bevatten.
Om het ontwerp en de effectiviteit van PCM's op deze manier te maximaliseren, moeten de smelt- en kristallisatieprocessen volledig worden begrepen en nauwkeurig worden gekarakteriseerd.
De techniek om dit te doen is microcalorimetrie.
Wat is microcalorimetrie?
Calorimetrie is de wetenschap van het meten van veranderingen in warmte, en microcalorimetrie is een uiterst gevoelige ontwikkeling hiervan.
Microcalorimetrie meet zeer kleine thermische veranderingen in een monster en is een beproefde techniek voor het nauwkeurig voorspellen van de houdbaarheid van materialen.
In termen van thermische analyse, die veranderingen in de warmtestroom en temperatuur in realtime kan meten, combineert moderne microcalorimetrieapparatuur zeer gevoelige verwarmings- en koelsystemen.
