A fázisváltó anyagok (PCM) olyan anyagok, amelyek nagy mennyiségű látens hőt képesek elnyelni vagy felszabadítani. Ez akkor fordul elő, amikor fizikai állapotuk megváltozik, általában szilárdról folyékonyra vagy fordítva.
A mikrokalorimetria egy olyan technika, amely a fázisváltozások során elnyelt vagy felszabaduló energiát méri, lehetővé téve az energia mennyiségének valós időben történő számszerűsítését.
A technika lehetővé teszi a különféle alkalmazásokban használt PCM-ek folyamatos olvasztását és kristályosítását is, hogy teszteljék azok hosszú távú hasznosságát és stabilitását.
Mik azok a fázisváltó anyagok?
A fázisváltó anyag (PCM) olyan anyag, amely hőenergiát tárol és bocsát ki. Amikor a PCM kristályosodik, nagy mennyiségű energiát szabadít fel (exoterm), olvadáskor pedig szilárdból folyékonyra változva azonos mennyiségű energiát vesz fel (endoterm).
A PCM hőenergia tárolására használható, ahol meleg vagy hideg energiát tárolhat későbbi felszabadítás céljából.
Gyakorlati alkalmazásokban, például hőmérséklet-szabályozott szállításban szigetelésként vagy hőszigetelésként is használhatók.
Hol fejlesztették ki a PCM-et?
A PCM-et már évek óta használják egyszerűen azért, mert a legalapvetőbb és legszélesebb körben használt fázisváltó anyag a vízjég
Sokféle PCM létezik:
Szerves anyagok - szénhidrogének, lipidek és cukoralkoholok
Szervetlen só-hidrát
Bioalapú – Növényekből vagy állatokból származó zsírsavak.
E széles kategóriák közül a szervetlen PCM-ek előállítása és beszerzése a legolcsóbb, nagy látens hőkapacitással és magas hővezető képességgel rendelkeznek.
A paraffin és nem paraffin csoportokból álló szerves PCM-ek túlhűtés nélkül megfagynak (ellentétben a szervetlen PCM-ekkel), és nagy a látens hőkapacitásuk, de előállításuk költséges és nagyon gyúlékonyak lehetnek.
A bioalapú PCM nem mérgező, gazdaságos és nagy látens hőkapacitással rendelkezik. Azonban gyenge hővezető képességgel rendelkeznek.
A PCM-et számos iparágban és termékben használják, beleértve az építőiparban, a szállításban és a készülékekben.
A PCM olvasztása és kristályosítása
A folyamatos olvasztás és kristályosítás hatékonyabbá és hatékonyabbá teheti a PCMS-t az épületek szigetelési rendszereiben, ahol számos fűtési és hűtési ciklusban kell használni anélkül, hogy elveszítenék a hőhatékonyságot.
Ezeknek a folyamatoknak a hatása az, hogy az anyag elnyomja a külső hőmérséklet-változás hatásait nappal és éjszaka, miközben fenntartja az elfogadható belső hőmérsékletet.
Az építőanyagok, például téglák, padlók, mennyezetek és tetőfedő anyagok tartalmazhatják ezeket a PCM-eket.
A PCM-ek tervezésének és hatékonyságának ily módon történő maximalizálása érdekében az olvadási és kristályosodási folyamatokat teljes mértékben meg kell érteni és pontosan jellemezni kell.
Ennek a technikája a mikrokalorimetria.
Mi az a mikrokalorimetria?
A kalorimetria a hőváltozások mérésének tudománya, a mikrokalorimetria pedig ennek ultraérzékeny továbbfejlesztése.
A mikrokalorimetria nagyon kis hőváltozást mér a mintában, és bevált technika az anyagok tárolási idejének pontos előrejelzésére.
A hőelemzés szempontjából, amely valós időben képes mérni a hőáramlás és a hőmérséklet változásait, a modern mikrokalorimetriás berendezések rendkívül érzékeny fűtési és hűtési rendszereket kombinálnak.
