Materiály s fázovou zmenou (PCM) sú látky, ktoré môžu absorbovať alebo uvoľňovať veľké množstvo latentného tepla. K tomu dochádza, keď sa ich fyzikálny stav zmení, zvyčajne z pevného na kvapalné alebo naopak.
Mikrokalorimetria je technika, ktorá meria energiu absorbovanú alebo uvoľnenú počas fázových zmien, čo umožňuje kvantifikovať množstvo energie v reálnom čase.
Táto technika tiež umožňuje nepretržité tavenie a kryštalizáciu PCM používaných v rôznych aplikáciách na testovanie ich dlhodobej užitočnosti a stability.
Čo sú materiály s fázovou zmenou?
Materiál s fázovou zmenou (PCM) je látka, ktorá uchováva a uvoľňuje tepelnú energiu. Keď PCM kryštalizuje, uvoľňuje veľké množstvo energie (exotermická) a keď sa topí, mení sa z pevnej látky na kvapalinu, absorbuje rovnaké množstvo energie (endotermická).
PCM je možné použiť na skladovanie tepelnej energie, kde môžete uchovávať horúcu alebo studenú energiu pre neskoršie uvoľnenie.
Môžu byť tiež použité ako izolácia alebo tepelné bariéry v praktických aplikáciách, ako je preprava s riadenou teplotou.
Kde bol PCM vyvinutý?
Použitie PCM sa používa už mnoho rokov jednoducho preto, že najzákladnejším a najrozšírenejším materiálom na zmenu fázy je vodný ľad
Existuje mnoho typov PCM:
Organické látky - uhľovodíky, lipidy a cukrové alkoholy
Hydrát anorganickej soli
Biologické – mastné kyseliny získané z rastlín alebo zvierat.
Medzi týmito širokými kategóriami sú anorganické PCM najmenej nákladné na výrobu a získanie, majú vysokú kapacitu latentného tepla a vysokú tepelnú vodivosť.
Organické PCM zložené z parafínových a neparafínových skupín zmrazujú bez podchladenia (na rozdiel od anorganických PCM) a majú vysokú kapacitu latentného tepla, ale ich výroba je nákladná a môžu byť vysoko horľavé.
PCM na biologickej báze je netoxický, ekonomický a má vysokú kapacitu latentného tepla. Majú však zlú tepelnú vodivosť.
PCM sa používa v celom rade priemyselných odvetví a produktov vrátane stavebníctva, dopravy a spotrebičov.
Tavenie a kryštalizácia PCM
Nepretržité tavenie a kryštalizácia môže urobiť PCMS efektívnejším a efektívnejším pre použitie v systémoch izolácie budov, kde je potrebné ich použiť v mnohých vykurovacích a chladiacich cykloch bez straty tepelnej účinnosti.
Účinok týchto procesov spočíva v tom, že materiál potláča vplyvy zmien vonkajšej teploty počas dňa a noci pri zachovaní prijateľných vnútorných teplôt.
Stavebné materiály ako tehly, podlahy, stropy a strešné materiály môžu obsahovať tieto PCM.
Aby sa maximalizoval dizajn a účinnosť PCM týmto spôsobom, procesy topenia a kryštalizácie musia byť úplne pochopené a presne charakterizované.
Technikou na to je mikrokalorimetria.
Čo je mikrokalorimetria?
Kalorimetria je veda o meraní zmien tepla a mikrokalorimetria je jej ultracitlivým vývojom.
Mikrokalorimetria meria veľmi malé tepelné zmeny vo vzorke a je osvedčenou technikou na presné predpovedanie doby skladovania materiálov.
Pokiaľ ide o termickú analýzu, ktorá dokáže merať zmeny tepelného toku a teploty v reálnom čase, moderné mikrokalorimetrické zariadenia kombinujú vysoko citlivé vykurovacie a chladiace systémy.
