Auslegung und Aufbau eines T-History-Kalorimeters für die Charakterisierung von Phasenwechselmaterialien von -40°C bis 250°C

Das T-History-Verfahren ist ein kalorimetrisches Verfahren zur Bestimmung der thermischen Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien. Mit der Methode kann die Wärmekapazität, sowie die Schmelztemperatur und -enthalpie bestimmt werden. In dieser Arbeit wird ein T-History-Kalorimeter insbesondere zur Charakterisierung von Salzhydraten ausgelegt und aufgebaut. Besonderheiten des Kalorimeters sind die verhältnismäßig große Probenmenge von 150 ml, der große Temperaturbereich von -40 bis 250°C und der kostengünstige Aufbau. Bei der Dimensionierung der Bauteile stehen die homogene Temperaturverteilung innerhalb der Probe, eine hohe Korrosionsbeständigkeit der Probenbehälter sowie große Heiz- und Kühlraten in der Messkammer im Vordergrund. Die Probebehälter sowie die Strömungsführung werden basierend auf CFD-Simulationen dimensioniert und umgesetzt. Der fertige Aufbau wird evaluiert und optimiert. Insbesondere die Untersuchung der Luftströmungsführung in der Messbox führten zu einer Verbesserung der Temperaturgradienten. Die minimalen Unterschiede in der thermischen Masse und die Anströmverhältnisse der Probenbehälter werden durch eine erste Kalibrierung und die Einführung des temperaturabhängigen Faktor q berücksichtigt. Abschließend wurden Vergleichsmessungen mit Stearylalkohol durchgeführt. Die Ergebnisse des T-History-Kalorimeter werden mit den Resultaten aus 3-Schicht-Kalorimeter und DSC verglichen. Ausgehend davon werden weitere Optimierungspotentiale in Bezug auf den Messaufbau und die Auswerteroutine dargelegt.