de.wedoany.com-Bericht: Die Universität Huelva (Universidad de Huelva, UHU) hat in Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum für Produkt- und chemische Verfahrenstechnik (Pro2TecS) ein neuartiges Wärmespeicherfluid auf Basis nichtwässriger Pickering-Emulsionen entwickelt, das die Wärmespeicherkapazität in solarthermischen Systemen und industriellem Wärmemanagement verbessert.
Herkömmliche Wärmespeicherfluide verwenden meist Wasser als Basisflüssigkeit, das aufgrund seines Siedepunkts von 100 °C begrenzt ist. Das Team ersetzte Wasser durch Polyethylenglykol 400 (PEG 400) als kontinuierliche Phase und erweiterte so den Arbeitstemperaturbereich erheblich. Die Ergebnisse wurden unter dem Titel „Einfluss der Nanopartikelkonzentration auf nichtwässrige Paraffin-Pickering-Emulsionen in PEG400 zur effizienten Wärmespeicherung“ (Effect of nanoparticle concentration on non-aqueous paraffin pickering emulsions in PEG400 for efficient thermal energy storage) in der Fachzeitschrift „Thermal Science and Engineering Progress“ veröffentlicht.
Das Fluid verwendet Paraffin mit einem Schmelzpunkt zwischen 58 und 60 °C als disperse Phase, das Energie durch Phasenwechsel speichert: Beim Erhitzen schmilzt das Paraffin und nimmt Wärme auf, beim Abkühlen erstarrt es und gibt Wärme ab. Siliziumdioxid-Nanopartikel dienen als Stabilisator, um die Paraffintröpfchen zu umhüllen und eine physikalische Barriere gegen Koaleszenz zu bilden, wodurch der Einsatz herkömmlicher Tenside vermieden wird. Diese Stabilität ist entscheidend für die Anwendung des Materials in Wärmetauscherkreisläufen, Speichertanks oder Rohrleitungsnetzen.
Das Forschungsteam bewertete verschiedene Formulierungen mit Siliziumdioxidkonzentrationen zwischen 0,10 % und 3 %. Die Tests zeigten, dass höhere Nanopartikelgehalte kleinere Tröpfchen erzeugen und die Emulsionsstabilität verbessern. Nach mehreren wiederholten Heiz- und Kühlzyklen blieben die Paraffintröpfchen strukturell intakt und gleichmäßig verteilt, ohne nennenswerten Verlust der Wärmespeicherkapazität.
Die Forscher weisen darauf hin, dass die Technologie in solarthermischen Anlagen, industrieller Abwärmerückgewinnung, Klimaanlagen sowie beim Transport und der Lagerung temperaturempfindlicher Produkte eingesetzt werden kann. Im Vergleich zu anderen paraffinbasierten Materialien bietet das Fluid eine vergleichbare Wärmespeicherkapazität, jedoch mit höherer Anwendungsflexibilität durch den erweiterten Arbeitstemperaturbereich aufgrund der nichtwässrigen Basisflüssigkeit.
Die Studie wurde durch das EMERGIA-Programm der Regionalregierung von Andalusien, das spanische Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Hochschulen, die nationale Forschungsagentur sowie den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (FEDER) gefördert. Das Forschungsteam plant als nächsten Schritt, die Leistungsfähigkeit des Materials unter realen Betriebsbedingungen in einer Pilotanlage der Universität Huelva zu validieren, um Lösungen zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen voranzutreiben.
