Grundlagenuntersuchungen zur Verbesserung der Effizienz von Solarthermieanlagen durch den Einsatz hocheffizienter wärmeleitfähiger Latentwärmespeichermaterialien

Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen die wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen zur Herstellung von Latentwärmespeichermaterialien mit hoher Wärmeübertragungseffizienz für den Einsatz in Solarthermieanlagen geschaffen werden. Dabei sollen grundlegende Untersuchungen zur Beeinflussung des Ein- und Auskopplungsverhaltens an mit hochwärmeleitfähigen Additiven ausgerüsteten PCM- Speichermaterialien auf der Basis Paraffin- Polymer- Composites durchgeführt werden.

Ergebnisse

Es wurden PCM- Verbundmaterialien entwickelt, welche hohe Wärmeleitfähigkeiten und damit große Wärmeübertragungsraten aufweisen. Mittels Schmelzecompoundierung wurden die intrinsisch wärmeleitfähigen Additive Bornitrid, Multi-walled Carbonnanotubes und synergistische Mischungen beider Additive zusammen mit dem Paraffin RT52 bzw. RT42 der Fa. Rubitherm in verschiedene Polymer/Terpolymer/Oligomer- Mischungen eingearbeitet. Als Polymere wurden PE- LD und PMMA, als Terpolymer das Triblock- Copolymer SEEPS, als Oligomere ein zyklisches Polyesterpolymer auf der Basis von PBT sowie ein Polyethylenoligomer verwendet. Am Composite PE- LD /SEEPS/zyklisches PBT/Bornitrid wurden bereits bei einem Füllstoffanteil von 20wt% Bornitrid Wärmeleitfähigkeiten von >1W/m*K erreicht, was einer Steigerung gegenüber eines ungefüllten Composites von 400% entspricht. Bei einem Bornitridanteil von 40wt% konnten die l- Werte auf größer 2 W/m*K erhöht werden. Mit ausgewählten PCM- Compounds wurden an einem Laborversuchsstand Testreihen zur Ein- und Ausspeicherung von Wärmeenergie durchgeführt und die erhöhte Wärmeübertragungsleistung der PCM- Composites konnte bestätigt werden. 

Anwendungsbeispiele

Speicherung von solarer Wärmeenergie oder Abwärme als latente Wärme in Pufferspeichern mit hohen Wärmeübertragungsraten für die Hausheizungstechnik, das Wärme- und Kältemanagement in Räumen, Gebäuden, Apparaten (Glättung von Temperaturspitzen; schnelle Abführung von Prozesswärme aus temperaturempfindlichen Geräten und Bauteilen)

Es wurden PCM- Verbundmaterialien entwickelt, welche hohe Wärmeleitfähigkeiten und damit große Wärmeübertragungsraten aufweisen. Mittels Schmelzecompoundierung wurden die intrinsisch wärmeleitfähigen Additive Bornitrid, Multi-walled Carbonnanotubes und synergistische Mischungen beider Additive zusammen mit dem Paraffin RT52 bzw. RT42 der Fa. Rubitherm in verschiedene Polymer/Terpolymer/Oligomer- Mischungen eingearbeitet. Als Polymere wurden PE- LD und PMMA, als Terpolymer das Triblock- Copolymer SEEPS, als Oligomere ein zyklisches Polyesterpolymer auf der Basis von PBT sowie ein Polyethylenoligomer verwendet. Am Composite PE- LD /SEEPS/zyklisches PBT/Bornitrid wurden bereits bei einem Füllstoffanteil von 20wt% Bornitrid Wärmeleitfähigkeiten von >1W/m*K erreicht, was einer Steigerung gegenüber eines ungefüllten Composites von 400% entspricht. Bei einem Bornitridanteil von 40wt% konnten die l- Werte auf größer 2 W/m*K erhöht werden. Mit ausgewählten PCM- Compounds wurden an einem Laborversuchsstand Testreihen zur Ein- und Ausspeicherung von Wärmeenergie durchgeführt und die erhöhte Wärmeübertragungsleistung der PCM- Composites konnte bestätigt werden.