Latent thermal energy storage using solid-state phase transformation in caloric materials

Ahčin, Žiga (avtor), Kitanovski, Andrej (avtor), Tušek, Jaka (avtor)

Materials with solid-to-solid phase transformations have considerable potential for use in thermal energy storage systems. While these materials generally have lower latent heat than materials with a solid-to-liquid phase transformation, their significantly higher thermal conductivity enables rapid thermal charging/discharging. Here, we show that this propertymakes them particularly promising for thermal energy storage applications requiring highly dynamic operation. A numerical analysis (using an experimentally validated numerical model) has revealed that some materials with solid-tosolid phase transformations offer an excellent capacity-power trade-off for thermal energy storage applications compared to the corresponding conventional phase change materials. While most conventional phase change materials generally offer higher thermal capacity due to larger latent heat, some metallic materials with solid-state transformation (e.g., Ni-Ti-based alloys, Mn-Co-Ga-B alloys) exhibit up to 10 times higher thermal output powers. These results highlight a significant potential of caloric solid-state materials to outperform traditional latent thermal storage systems for certain applications.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: thermal energy storage, caloric materials, solid state, phase change materials, numerical analysis, solid-state transformation, latent heat, heat storage
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2024
• Št. strani: 18 str.
• Številčenje: Vol. 5, iss. 9, art. 102175
• PID: 20.500.12556/RUL-162461
• UDK: 536.7:519.61
• ISSN pri članku: 2666-3864
• DOI: 10.1016/j.xcrp.2024.102175
• COBISS.SI-ID: 206949635
• Datum objave v RUL: 24.09.2024

Gradivo je del revije

• Naslov: Cell reports physical science
• Založnik: Cell Press, Elsevier
• ISSN: 2666-3864
• COBISS.SI-ID: 56382467

Licence

• Licenca: CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
• Opis: To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: shranjevanje toplotne energije, kalorični materiali, trdno stanje, materiali za fazno spremembo, numerična analiza, trdninska fazna transformacija, latentna toplota, hranilnik toplote

Projekti

• Financer: ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: P2-0422
• Naslov: Funkcionalne tekočine za napredne energetske sisteme

• Financer: ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: J2-4478
• Naslov: HLAJENJE V TRDNEM STANJU S HIDROSTATIČNIM TLAKOM: RAZVOJ BAROKALORIČNE HLADILNE NAPRAVE (COOL PRESS)