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Armazenamento de energia térmica por calor latente (LHTES)

1761
  • Joseph Black
Thermal energy storage facility utilizing phase change materials for energy regulation.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Latent heat thermal energy storage (LHTES) systems store thermal energy by utilizing the phase change of a material (PCM), such as melting from solid to liquid. Energy is stored at a nearly constant temperature during the phase transition. The amount of energy stored is the heat of fusion. This método Oferece uma densidade de armazenamento de energia muito maior do que o armazenamento de calor sensível.

O armazenamento térmico latente (LHTES) aproveita o princípio de que uma substância absorve ou libera uma grande quantidade de energia, conhecida como calor latente (por exemplo, calor de fusão ou vaporização), quando muda seu estado físico. Esse processo ocorre a uma temperatura constante. O calor total armazenado (Q) em um material de mudança de fase (PCM) inclui tanto o calor sensível quanto o calor latente: Q = int_{T_i}^{T_m} m C_p dT + m Delta H_m + int_{T_m}^{T_f} m C_p dT, onde m é a massa, C_p é o calor específico, Delta H_m é o calor latente de fusão e T_m é a temperatura de fusão. A principal vantagem é a alta densidade de energia em uma pequena faixa de temperatura em torno do ponto de transição de fase. Os materiais utilizados como PCM incluem ceras de parafina, hidratos de sal e ácidos graxos. A escolha do PCM depende da temperatura operacional desejada. Por exemplo, sais fundidos são usados ​​em energia solar concentrada As usinas de energia solar concentrada (CSP) são utilizadas para armazenamento de alta temperatura, enquanto os materiais de mudança de fase (PCMs) à base de parafina são usados ​​em materiais de construção para aquecimento e resfriamento passivos. Os desafios no armazenamento térmico em alta temperatura incluem a baixa condutividade térmica de muitos PCMs, o que pode limitar as taxas de carga e descarga, além de problemas com a variação de volume e a estabilidade a longo prazo.

UNESCO Nomenclature: 3322
Termodinâmica

Tipo

Processo Químico

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • A descoberta do calor latente e do calor específico por Joseph Black.
  • as leis da termodinâmica
  • compreensão das transições de fase em materiais
  • Desenvolvimento da ciência dos materiais para a criação e caracterização de PCM (materiais de mudança de fase).

Aplicações

  • usinas termossolares
  • temperature regulation in buildings (e.g., phase change wallboards)
  • gerenciamento térmico de eletrônicos
  • Armazenamento refrigerado para transporte de alimentos e ar condicionado.
  • têxteis com temperatura estabilizada

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • microencapsulation of pcms to contain them and increase heat transfer surface area
  • composite pcms with graphite or metal foams to enhance thermal conductivity
  • shape-stabilized pcms that retain their form even in the liquid phase
  • multi-phase-change materials for storage over a wider temperature range
  • integration of pcms into concrete for thermally massive buildings
  • pcm slurries for heat transfer fluids
  • pcm-based thermal batteries for electric vehicles to manage cabin and battery temperature
  • smart textiles with embedded pcm microcapsules for personal thermal comfort
  • criogênico energy storage using liquid air/nitrogen as a pcm
  • thermochemical storage systems as a more advanced alternative
Related to: latent heat, armazenamento de energia térmica, material de mudança de fase, PCM, calor de fusão, termodinâmica, energia solar térmica, sal fundido, densidade de energia, temperatura constante.

Contexto histórico

Armazenamento de energia térmica por calor latente (LHTES)

-500
1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850
-250
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1750
1788
1834
1850
1850
1850

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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