Metallische Phasenwechselmaterial-Verbundwerkstoffe für das thermische Energiemanagement

Thermische Energiespeichersysteme (TES) können einen strategischen Beitrag zur Effizienz und Flexibilität intermittierender Stromquellen verschiedener Art leisten, aber ihre zeitliche Modulation bis hin zu langen Lade-/Entladezyklen erfolgt durch die Abstimmung der thermischen Eigenschaften der Materialien, die Wärme mit den Flüssigkeiten in TES-Systemen austauschen.Das Projekt M-TES schlägt einen innovativen Ansatz zur Herstellung von Granulaten aus zusammengesetzten metallischen Phasenwechselmaterialien (m-PCM) in einem kostengünstigen einstufigen Verfahren vor. So sind m-PCMs über die Zeit formstabil. Sie können in Bezug auf die Enthalpie-Temperatur-Beziehung und die Wärmeübertragungseigenschaften maßgeschneidert und in verschiedenen Mengen gemischt werden, um den lokalen Materialbedarf für flexible TES-Systeme zu decken. Das dreijährige M-TES-Projekt konzentriert sich auf nicht mischbare Legierungssysteme auf der Grundlage von recycelten Al-Si-Gusslegierungen und Sn, die kein kritisches Rohmaterial benötigen und eine neue Option für die Wiederverwendung und das Recycling darstellen. Das M-TES Projekt wird: (I) Identifizierung der thermophysikalischen Anforderungen für den Einsatz von pcms, (II) Untersuchung der Oberflächen- und Benetzungseigenschaften der Legierungen zur Unterstützung der (III) Untersuchung der geeigneten Prozessbedingungen, (iv) Ermittlung der thermischen/mechanischen Eigenschaften des Granulats. Ein gekörntes System wird als Proof-of-Concept getestet und (VI) sein mechanisches und Wärmeübertragungspotenzial wird modelliert, um die weitere Entwicklung in Richtung höherer TRL und anderer Legierungen zu unterstützen. Die multidisziplinären Projektziele werden dank der Komplementarität von Wissen und Ausrüstung der Partner erreicht: POLIMI, CNR, KIT, OVGU. Sie werden in enger Interaktion innerhalb und zwischen den Arbeitsgruppen arbeiten. Die jungen Forscher, die für das Projekt eingestellt werden, werden zu einem neugierigen, multidisziplinären und tiefen Verständnis angeregt. Der M-TES-Verbreitungsplan wird die Ergebnisse vorzugsweise in Form von offenen Aktivitäten verbreiten, angefangen bei wissenschaftlichen Artikeln/Konferenzen, über offene wissenschaftliche Veranstaltungen für Techniker/Promotionsstudenten bis hin zur
allgemeinen Öffentlichkeit.

Metallic phase change material‐composites for thermal energy management

Thermal Energy Storage (TES) systems can give strategic contribution to efficiency and flexibility of intermittent power sourcesof various nature, but their temporal modulation up to long charge-discharge cycles passes through the tuning the thermal properties of the materials exchanging heat with fluids in TES systems.M-TES project proposes an innovative approach to manufacture by a low-cost one step process, granules of composite metallic Phase Change Materials, m-PCMs. Thus m-PCMs are form stable over the time. They can be tailored in term of enthalpy-temperature relationships and heat transfer properties, and mixed in different amounts to meet the local material requirement for flexible TES systems.The 3-year M-TES project will be focused on immiscible alloy systems based on recycled Al-Si casting alloys and Sn, with no need of Critical Raw Material, adding a new option for re-use and recycle them. M-TES project will: (I) identify thermophysical requirements form-pcms service, (II) study alloys surface and wetting properties to support the (III) study of suitable process conditions, (iv) obtainthermal/mechanical granule properties. A grained system will be tested as proof-of-concept, and (VI) its mechanical and heat transfer potential will be modeled to support further development, toward higher TRL and other alloys. The multidisciplinary project objectives will be accomplished thanks to the knowledge/equipment complementarity of partners: POLIMI, CNR, KIT, OVGU. They will work in strict interaction within and between WPs. The young researchers hired for the project will be forged to curious multidisciplinary and deep understanding. M-TES dissemination plan will spread results preferring openactivities, starting from scientific papers/conferences, widening to open science events for technicians/PhD students, up to the
general public.