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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989009249A1
    申请号:PCT/DE1989/000191
    申请日:1989-03-24
    公开日:1989-10-05
    发明作者:Nikolaos Malatidis
    申请人:Nikolaos Malatidis；
    IPC主号:C09K5-00
    专利说明:
    [0001] Phasenwechselmaterial zur Speicherung von Wärme als Umwandlungswärme
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf ein sogenanntes Phasenwechselmaterial zur Speicherung von Wärme als Umwandlungswärme. Diese aus irgendeinem Energiesystem stammende Wärme wird genutzt, indem sie gespeichert und im Bedarfsfalle aus dem Speicher abgerufen werden kann. Zu dieser Art von Wärmelieferanten gehören z.B. die solare Strahlungsenergie, die Abwärme irgendwelcher Maschinen, z.B. von Kraftfahrzeugmotoren, Prozeßwärme oder auch die billigere elektrische Energie in den Nachtstunden (Nachtstrom).
    [0003] Es ist bekannt, daß beim Schmelzen einer Substanz, d.h. beim Übergang von der festen in die flüssige Phase, Wärme verbraucht, d.h. aufgenommen wird, die,
    [0004] solange der flüssige Zustand bestehen bleibt, latent gespeichert wird, und daß diese latente Wärme beim Erstarren, d.h. beim Übergang von der flüssigen in die feste Phase, wieder frei wird. Wichtig ist es nun, Materialien zu finden, deren Schmelztemperatur in einem Bereich liegt, der dem Temperaturniveau der angebotenen Wärme entspricht. So ist es z.B. wünschenswert, daß für die Speicherung der Motorabwärme von Kraftfahrzeugen die Schmelztemperatur der Phasenwechselmaterialien bei ca. 75°C liegt.
    [0005] Es hat sich nun gezeigt, daß anorganische eutektische Gemische diese Forderungen im Prinzip erfüllen. Als Phasenwechselmaterial ist das Magnesiumnitrathexahydrat mit dem Zusatzstoff Ammoniumnitrat geeignet:
    [0006] Mg(NO3)2 . 6H2O + NH4NO3.
    [0007] Die eutektische Temperatur dieses Gemisches liegt jedoch bei 50°C, d.h. sie ist z.B. zu niedrig, um als Phasenwechselmaterial in Kraftfahrzeugen zur Speicherung der Motorabwärme verwendet zu werden.
    [0008] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eutektische Gemische und Salzmischungen zu schaffen, deren eutektische Temperatur bzw. Schmelztemperatur durch geeignete Zusatzstoffe, die dem als Basismaterial
    [0009] dienenden Magnesiumnitrat in Verbindung mit Wasser hinzugefügt werden, in weitem Bereich geändert werden kann.
    [0010] Als Zusatzstoffe haben sich die Nitrate der Alkalibzw. Erdalkalimetalle als geeignet erwiesen, so daß die Gemische
    [0011] Mg(NO3)2 . xH2O + Nitrate der Alkali- bzw. Erdalkalimetalle wobei 9 ≤ x ≤ 0 sein soll, als Phasenwechselmaterial vorgeschlagen werden.
    [0012] Das Mischungsverhältnis der beiden Komponenten hängt von dem Anwendungsfall, d.h. von der erwünschten Schmelzpunkterniedrigung, ab, wobei meist der Anteil von Magnesiumnitrat wesentlich größer ist als der Anteil der anderen Nitrate.
    [0013] Bei Kraftfahrzeugwärmespeichern wird wegen der möglichen Temperaturen des Kühlwassers erwartet, daß die Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials bei 75°C liegt, und daß das Phasenwechselmaterial bis 125°C aufheizbar ist, ohne zerstört zu werden. Ferner darf das Material nicht ätzend und nicht korrosiv sein und muß eine hohe Kristallisations- bzw. Schmelz-Enthalpie haben.
    [0014] Zur Speicherung der Motorabwärme von Kraftfahrzeugen ist daher das Gemisch
    [0015] Mg(NO3)2 . 6H2O + LiNO3 besonders gut verwendbar, und zwar mit einem Mischungsverhältnis von ca. 9 : 1. Bei 100 g Gemisch mit 92 ... 87 g Mg(NO3)2 . 6H2O und 8 ... 13 g LiNO3 erreicht man eine Schmelztemperatur von 70°C.
    [0016] Dieses Gemisch hat nämlich folgende Eigenschaften:
    [0017] Schmelztemperatur: TS = (70 +/-2)°C
    [0018] Dichte: 5 = 1,652 kg/(dm)3
    [0019] Schmelzwärme: H = 54,32 Wh/kg
    [0020] Spez. Wärme (flüssig): cPfl = 0,873 Wh/kg . K
    [0021] Spez. Wärme (fest): cpf = 0,553 Wh/kg . K
    [0022] Die Wärme, die in 10 kg Phasenwechselmaterial bei einer Temperatur von 90°C gespeichert werden kann, setzt sich zusammen aus:
    [0023] - dem latenten Anteil:
    [0024] Ql = 10 . 54,32 = 543.2 Wh (bei 70 ± 2°C),
    [0025] - dem sensiblen Anteil (flüssige Phase):
    [0026] Qs(fl) = 10 . 0,873 . 20 - 174,6 Wh (zwischen 70°C - 90°C)
    [0027] - dem sensiblen Anteil (feste Phase):
    [0028] Qs(f) = 10 . 0,553 . 15 = 82,92 Wh (zwischen 55°C - 70°C)
    [0029] Die gesamte Wärme beträgt: Qg = 800,75 Wh.
    [0030] Auch die Gemische
    [0031] Mg(NO3)2 . 6H2O + NaNO3 und Mg(NO3)2 . 6H2O + KNO3 sind vorteilhafte Phasenwechselmaterialien.
    [0032] In einigen Anwendungsfällen kann es zweckmäßig und vorteilhaft sein, wenn das x zwischen 2 und 4 liegt, also 4 ≤ x ≤ 2.
    [0033] Es hat sich ferner gezeigt, daß das Salzhydrat
    [0034] Mg(NO3) . xH2O mit 4 ≤ x ≤ 2 auch ein gutes Phasenwechselmaterial ist, wobei insbesondere das kongruent schmelzende Salzhydrat
    [0035] Mg(NO3) . 2H2O vorteilhaft ist.
    [0036] Ein anderer Vorschlag der Erfindung geht dahin, Magnesiumnitrat und Magnesiumnitrat, das in Verbindung mit Wasser steht, untereinander zu mischen, und zwar in der Form:
    [0037] Mg(NO3)2 . 2H2O + Mg(NO3)2
    [0038] Dieses eutektische Gemisch hat eine eutektische Temperatur von 127,7°C und ist daher besonders gut als Phasenwechselmaterial für Prozeß- und Elektrowärme geeignet.
    [0039] Die Wirksamkeit der beanspruchten Phasenwechselmaterialien ist experimentell als reproduzierbar nachgewiesen worden.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Phasenwechselmaterial zur Speicherung und Nutzung von Wärme als Umwandlungswärme, nämlich das Gemisch
    Mg(NO3)2 . xH2O + Nitrate der Alkali- bzw.
    Erdalkalimetalle, wobei 9 ≤ x ≤ 0 ist.
    2. Phasenwechselmaterial nach Anspruch 1, nämlich
    Mg(NO3)2 . 6H2O + LiNO3 mit einem Mischungsverhältnis von ca. 9 : 1.
    3. Phasenwechselmaterial zur Speicherung und Nutzung von Wärme als Umwandlungswärme, nämlich das Gemisch
    Mg(NO3)2 . xH2O + Nitrate der Alkali- bzw.
    Erdalkalimetalle wobei 4 ≤ x ≤ 2 ist.
    4. Phasenwechselmaterial zur Speicherung von Wärme als Umwandlungswärme, nämlich das Eutektikum
    Mg(NO3)2 . 2H2O + Mg(NO3)2
    5. Phasenwechselmaterial zur Speicherung von Wärme als Umwandlungswärme, nämlich das Eutektikum
    Mg(NO3)2 . 6H2O + Mg(NO3)2 . 2H2O
    6. Phasenwechselmaterial zur Speicherung von Wärme als Umwandlungswärme, nämlich das Salznitrathydrat
    Mg(NO3)2 . xH2O wobei 4 ≤ x ≤ 2 ist.
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    1989-11-25| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989903694 Country of ref document: EP |
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    1993-10-06| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989903694 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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