Experimental investigation of a thermal storage system using phase change materials

A home-made heat exchanger (HE), used in the evaluation of the performance of different phase change materials (PCMs), was designed, mounted and operated. The HE unit was used as a heat thermal storage system for recovering the residual energy coming from a hydrogen cycle, which could be in turn used in building air-conditioning facilities. Four PCMs (Rubitherm® RT28, Rubitherm® RT48, Rubitherm® RT55 and Mikrocaps PCM35; the latter supplied as a slurry of microcapsules) was selected for their suitable thermal properties. Water was used as the heat transfer fluid (HTF) while the PCM was tightly stored inside the shell. Among all the studied PCMs, Rubitherm® RT48 presented the best thermal performance since it accumulated the maximum amount of energy. The influence of the HTF flow rate on the thermal performance of the shell and tube HE was also evaluated. Low HTF flow rates led to high values of heat transferred. Finally, different operation modes (watertight and countercurrent PCM flow) were compared by using Mikrocaps PCM35. PCM countercurrent flow system showed to be the best experimental set-up configuration system for energy transfer, reaching values of heat accumulation about 71% higher than that shown by the watertight mode.Se diseñó, montó y operó un intercambiador de calor casero (HE), utilizado en la evaluación del desempeño de diferentes materiales de cambio de fase (PCM). La unidad HE se utilizó como sistema de almacenamiento térmico de calor para recuperar la energía residual procedente de un ciclo de hidrógeno, que a su vez podría utilizarse en la construcción de instalaciones de aire acondicionado. Se seleccionaron cuatro PCM (Rubitherm® RT28, Rubitherm® RT48, Rubitherm® RT55 y Mikrocaps PCM35; este último suministrado como una suspensión de microcápsulas) por sus propiedades térmicas adecuadas. Se usó agua como fluido de transferencia de calor (HTF) mientras que el PCM se almacenó herméticamente dentro de la carcasa. Entre todos los PCM estudiados, Rubitherm® RT48 presentó el mejor desempeño térmico ya que acumuló la máxima cantidad de energía. También se evaluó la influencia del caudal de HTF en el rendimiento térmico de la carcasa y el tubo HE. Las bajas tasas de flujo de HTF condujeron a altos valores de transferencia de calor. Finalmente, se compararon diferentes modos de operación (flujo PCM estanco y contracorriente) utilizando Mikrocaps PCM35. El sistema de flujo a contracorriente PCM demostró ser el mejor sistema de configuración experimental para la transferencia de energía, alcanzando valores de acumulación de calor un 71% superiores a los mostrados por el modo estanco