Desenvolvimento de materiais de mudança de fase (PCM)
Introdução
Em geral
Um material de mudança de fase (PCM) é uma substância que libera/absorve energia suficiente em uma transição de fase para fornecer calor ou frio útil. Normalmente, a transição ocorre entre um dos dois primeiros estados fundamentais da matéria (sólido e líquido). A transição de fase também pode ocorrer entre estados não clássicos da matéria, como a conformidade cristalina, em que o material passa da conformidade com uma estrutura cristalina para a conformidade com outra, que pode ser um estado de maior ou menor energia.
A energia liberada/absorvida pela transição de fase sólida para líquida, ou vice-versa, o calor de fusão é geralmente muito maior que o calor sensível. O gelo, por exemplo, requer 333,55 J/g para derreter, mas a água subirá um grau mais com a adição de apenas 4,18 J/g. Água/gelo é, portanto, um material de mudança de fase muito útil e tem sido usado para armazenar o frio do inverno e edifícios frescos no verão, pelo menos desde a época do Império Aquemênida.
Ao derreter "Fusão (mudança de estado)") e solidificar na temperatura de mudança de fase (TCP), um PCM é capaz de armazenar e liberar grandes quantidades de energia em comparação com o armazenamento de calor sensível. O calor é absorvido ou liberado quando o material passa de sólido para líquido e vice-versa ou quando a estrutura interna do material muda; Portanto, os PCMs são chamados de materiais de armazenamento de calor latente (LHS).
Existem duas classes principais de materiais de mudança de fase: materiais orgânicos (contendo carbono) derivados de petróleo, plantas ou animais; e hidratos de sal, que geralmente utilizam sais naturais do mar ou de depósitos minerais ou são subprodutos de outros processos. Uma terceira classe é a mudança de fase sólida para sólida.
Os PCMs são usados em muitas aplicações comerciais diferentes onde são necessários armazenamento de energia e/ou temperaturas estáveis, incluindo, mas não se limitando a, almofadas de aquecimento, resfriamento para caixas telefônicas e roupas.
O maior mercado potencial é, de longe, o aquecimento e arrefecimento de edifícios. Nesta área de aplicação, os PCM têm potencial face à redução progressiva do custo da eletricidade renovável, aliada ao caráter intermitente dessa eletricidade. Isto pode causar um desfasamento entre os picos de procura e a disponibilidade da oferta. Na América do Norte, China, Japão, Austrália, sul da Europa e outros países desenvolvidos com verões quentes, o pico de oferta ocorre ao meio-dia, enquanto o pico de procura ocorre por volta das 17h00. e 20h00 Isso cria oportunidades para meios de armazenamento térmico.