Glauberzout

Glauberzout; Na₂SO₄·10H₂O, is -eenvoudig gezegd- ijs dat smelt bij 32ºC. De smeltwarmte is groter dan die van ijs: 345 MJ/m³. Dr. Maria Telkes heeft het principe van warmteopslag in Glauberzout in 1954 al beschreven. Zij heeft ook de problemen opgelost die er ontstaan bij veel cycli van kristalliseren en smelten: veroudering en onderkoeling.

Veroudering en onderkoeling

Het decahydraat lost niet volledig in zijn eigen kristalwater: 15% anhydrisch Na₂SO₄ blijft vaste stof met een hoger soortelijk gewicht dan de vloeistof en zakt uit. De diffusiesnelheid van water in de dan dicht gepakte kristallen op de bodem is zeer laag, zodat het niet snel genoeg oplost bij opwarmen. Dit uitzakken vermindert bij elke cyclus de hoeveelheid warmte die kan worden opgenomen en manifesteert zich als veroudering. Bij afkoelen kan onderkoeling tot ver onder het stolpunt optreden zonder dat de stollingswarmte vrij komt. Door toevoegen van isomorfe kristalkiemen (bv. Borax, Na₂[B₄O₅(OH)₄]×8H₂O) stolt het mengsel dichter (30ºC) bij de kristallisatietemperatuur, afhankelijk van de afkoelsnelheid, kiemconcentratie en -verdeling. Zowel de kiemkristallen als het anhydraat moeten in suspensie worden gehouden door de juiste geleermiddelen toe te voegen. Deze moeten ook werken in een verzadigde natriumsulfaat oplossing, mogen de kristalgroei niet belemmeren en moeten bij 35°C dispergeerbaar zijn.

Patenten

Er zijn vele tientallen patenten op het gebied van warmteopslag in Glauberzout, maar er is geen commercieel systeem op de markt. Onderzoek op dit gebied stuit op problemen ten gevolge van het uitzetten en krimpen van de zoutmassa bij energieopslag en -ontrekking. Als illustratie hiervoor een aantal U.S. patenten (engelse tekst) via http://www.delphion.com. De volledige tekst is te verkrijgen bij http://www.uspto.gov/patft/index.html

3720198 : Heat storage elements, a method for producing them and devices comprising heat storage elements. (1973)
Opslaan van mengsel in capillaire structuur om uitzakken te voorkomen.

3986969 : Thixotropic mixture and method of making same (1976)
Beschrijving van het mengsel dat wij gebruiken en al 1000 cycles gehaald heeft.

4513053 : Encapsulated phase change thermal energy storage materials and process (1985)
Glauberzout in plastic doosjes waar water omheen stroomt.

Onze benadering is een uit flexibele slang gewikkelde warmtewisselaar die tussen de windingen gevuld is met gegeleerde Glauberzoutpasta. Een 40 liter prototype (10 MJ) heeft al meer dan duizend vries- dooicycli doorstaat zonder verlies in performance.

Commentaar op de inhoud: eur@fiwihex.nl   Commentaar op de vormgeving: webmaster@fiwihex.nl   Ververst op: 7 oktober 1999