Experimental analysis of the improvement of thermal storage by latent heat using metallic additives

Abstract

Le stockage d'énergie thermique par chaleur latente est une technologie de gestion de l'énergie innovante et prometteuse. Il s'agit de l'un des nouveaux domaines de recherche, car il apporte une solution aux problèmes liés à l'écart entre l'énergie fournie et l'énergie requise. La paraffine est un matériau à changement de phase couramment utilisé dans les applications de stockage d'énergie thermique dont le principal inconvénient est sa faible conductivité thermique. Cependant, l'utilisation des additifs métalliques pour améliorer la conductivité thermique effective du matériau à changement de phase peut entraîner une diminution de la capacité thermique effective et de l'énergie thermique stockée. La première partie de l'étude expérimentale consiste à analyser l'effet de la nature des additifs métalliques (Zamak, aluminium et cuivre) sur la fusion du matériau à changement de phase. Une cavité thermique en verre chauffée d'un seul côté est réalisée pour visualiser la progression du processus de fusion. L'originalité de l'étude est d'essayer de prévoir le meilleur duo qui respecte à la fois l'amélioration de la conductivité thermique et l'énergie stockée. Les expériences montrent que l'ajout de plaques d'aluminium perforées dans la paraffine accélère le processus de fusion d'environ 19% et augmente l'énergie stockée de 5,18%. La deuxième partie de l'étude expérimentale analyse l'effet de la concentration volumique d'aluminium sur la fusion de la paraffine dans une cavité thermique rectangulaire chauffée des deux côtés et parfaitement isolée. Les positions des interfaces solide-liquide et l'évolution de la température du PCM ont été notées et utilisées pour déterminer les fractions liquides et le comportement du transfert de chaleur. Les résultats obtenus montrent que l'ajout d'une concentration d'aluminium de 1,2, 2,4 et 4,8 % améliore la conductivité thermique de la paraffine de 30, 50 et 155 % et diminue le coefficient de convection thermique de 17,25 et 50 %. L'augmentation des plaques d'aluminium réduit la création de pores d'air pendant la solidification et la contraction du volume de la paraffine pendant les expériences.