Inorganic MaterialsInorganic MaterialsНеорганические материалы0002-337X3034-5588The Russian Academy of Sciences68689910.31857/S0002337X25010049KELYTZArticlesСтатьиResearch ArticleВозможности метода температурной истории для оценки физико-химических свойств фазопереходных материалов на примере Zn(NO3)2·6H2O и Co(NO3)2·6H2OВозможности метода температурной истории для оценки физико-химических свойств фазопереходных материалов на примере Zn(NO3)2·6H2O и Co(NO3)2·6H2OТестовД. С.
Russian Federation
dima13-1994@yandex.ruМоржухинаС. В.
Russian Federation
dima13-1994@yandex.ruМоржухинА. М.
Russian Federation
dima13-1994@yandex.ruГосударственный университет “Дубна”15022025611-233450707202507072025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0002-337X/article/view/686899

В работе сделан анализ основных математических моделей расчета теплоемкости и энтальпии кристаллизации по результатам измерений методом температурной истории. На примере кристаллогидратов Zn(NO3)2·6H2O и Co(NO3)2·6H2O показано, что метод температурной истории может быть применен как дополнение к методу дифференциальной сканирующей калориметрии при измерении навески вещества массой от 5 до 30 г в условиях естественного охлаждения. Определено, что наилучшим методом расчета энтальпии кристаллизации является метод термической задержки. По результатам измерений определено, что энтальпия кристаллизации Co(NO3)2·6H2O составила 131.8 Дж/г, энтальпия плавления — 131.4 Дж/г. Энтальпия кристаллизации Zn(NO3)2·6H2O составила 128.9 Дж/г, энтальпия плавления — 157.4 Дж/г. Учет вклада теплоемкости в переохлажденной области, равного 16.9 Дж/(г °C), позволяет сделать вывод о корреляции этих двух величин.

гексагидрат нитрата цинкагексагидрат нитрата кобальтатеплоаккумулирующие материалыметод температурной историиметод термической задержкиметод временной задержкиРоссийская академия наукRussian Academy of SciencesТестов Д.С., Моржухина С.В., Гашимова В.Р., Моржухин А.М., Кирюхина Г.В., Попова Е.С., Гасиев А.Л., Крюкова-Селиверстова А.В. Получение и исследование физико-химических свойств фазопереходных теплоаккумулирующих материалов на основе гексагидрата нитрата цинка // Журн. физ. химии. 2024. Т. 98. № 2. С. 11–27. https://doi.org/10.31857/S0044453724020027 /Testov D.S., Morzhukhina S.V., Gashimova V.R., Morzhukhin A.M., Kryukova-Seliverstova A.V., Denisova E.A., Sobol O.V. The informational reliability evaluation of zinc nitrate hexahydrate physicochemical properties for applied research // Russ. J. Phys. Chem. A. 2024. V. 98. № 11. P. 2415–2424. https://doi.org/10.1134/S0036024424701589Kenisarin M., Mahkamov K. Salt hydrates as latent heat storage materials: thermophysical properties and costs // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2016. V. 145. P. 255–286. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2015.10.029Chakraborty A., Noh J., Shamberger P., Yu Ch. Unveiling real‐time crystallization with nucleators and thickeners for zinc nitrate hexahydrate as a phase change material // J. Energy Storage. 2023. V. 5. № 4. P. e417. https://doi.org/10.1002/est2.417Kumar N., Banerjee D., Chavez Jr. R. Exploring additives for improving the reliability of zinc nitrate hexahydrate as a phase change material (PCM) // J. Energy Storage. 2018. V. 20. P. 153–162. https://doi.org/10.1016/j.est.2018.09.005Dixit P., Reddy V.J., Dasari A., Chattopadhyay S. Preparation of perlite based-zinc nitrate hexahydrate composite for electric radiant floor heating in model building and numerical analysis // J. Energy Storage. 2022. V. 52. P. 104804. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.104804Małecka B., Łącz A., Drożdż E., Małecki A. Thermal decomposition of D-metal nitrates supported on alumina // J. Therm. Anal. Calorim. 2015. V. 119. P. 1053–1061. https://doi.org/10.1007/s10973-014-4262-9Mehling H., Ebert H.P., Schossig P. Development of standards for materials testing and quality control of PCM // 7th IIR Conf. on phase change materials and slurries for refrigeration and air conditioning. Dinan. 2006. P. 8.Yinping Z., Yi J. A simple method, the-history method, of determining the heat of fusion, specific heat and thermal conductivity of phase-change materials // Meas. Sci. Technol. 1999. V. 10. №. 3. P. 201–205. https://doi.org/10.1088/0957-0233/10/3/015Hong H., Kim S.K., Kim Y.S. Accuracy improvement of T-history method for measuring heat of fusion of various materials // Int. J. Refrig. 2004. V. 27. № 4. P. 360–366. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2003.12.006Sandnes B., Rekstad J. Supercooling salt hydrates: stored enthalpy as a function of temperature // Sol. Energy. 2006. V. 80. №. 5. P. 616–625. https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.11.014Marín J.M., Zalba B., Cabeza L.F., Mehling H. Determination of enthalpy–temperature curves of phase change materials with the temperature-history method: improvement to temperature dependent properties // Meas. Sci. Technol. 2003. V. 14. № 2. P. 184. https://doi.org/10.1088/0957-0233/14/2/305Kravvaritis E.D., Antonopoulos K.A., Tzivanidis C. Improvements to the measurement of the thermal properties of phase change materials // Meas. Sci. Technol. 2010. V. 21. № 4. P. 045103. https://doi.org/10.1088/0957-0233/21/4/045103Kravvaritis E.D., Antonopoulos K.A., Tzivanidis C. Experimental determination of the effective thermal capacity function and other thermal properties for various phase change materials using the thermal delay method // Appl. Energy. 2011. V. 88. № 12. P. 4459–4469. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.05.032Solé A., Miró L., Barreneche C., Martorell I., Cabeza L.F. Review of the T-history method to determine thermophysical properties of phase change materials (PCM) // Renewable Sustainable Energy Rev. 2013. V. 26. P. 425–436. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.05.066Huang Z., Xie N., Luo Z., Gao X., Fang X., Fang Y., Zhang Zh. Characterization of medium-temperature phase change materials for solar thermal energy storage using temperature history method // Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2018. V. 179. P. 152–160. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2017.11.006Thonon M., Gilles F., Zalewski L., Pailha M. Analytical modelling of PCM supercooling including recalescence for complete and partial heating/cooling cycles // Appl. Therm. Eng. 2021. V. 190. P. 116751. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.116751D’Avignon K., Kummert M. Assessment of T-history method variants to obtain enthalpy-temperature curves for PCMs with significant subcooling // J. Therm. Sci. Eng. Appl. 2015. V. 7. № 4. P. 041015. https://doi.org/10.1115/1.4031220Garg H.P., Mullick S.C., Bhargava V.K. Solar thermal energy storage. Dordrecht: Springer, 1985. 642 p. https://link.springer.com/book/10.1007/978-94-009-5301-7Riesenfeld E H., Milchsack C. Versuch einer Bestimmung des Hydratationsgrades von Salzen in Konzentrierten Lösungen // Z. Anorg. Chem. 1914. V. 85. № 1. P. 401–429. https://doi.org/10.1002/zaac.19140850123Guion J., Sauzade J.D., Laügt M. Critical examination and experimental determination of melting enthalpies and entropies of salt hydrates // Thermochim. Acta. 1983. V. 67. № 2. P. 167–179. https://doi.org/10.1016/0040-6031(83)80096-3Кипер Р.А. Свойства веществ: Справочник по химии. Хабаровск, 2013. 1016 с.Aboul-Enein S., Ramadan M.R.I. Storage of low temperature heat in salt-hydrate melts for heating applications // Sol. Wind Technol. 1988. V. 5. P. 441–444. https://doi.org/10.1016/0741-983X(88)90011-2Abhat A., Aboul-Enein S., Malatidis N.A. Latent heat thermal energy storage. Determination of properties of storage media and development of a new heat transfer system (in German) // Research report № 82-016, Stuttgart, 1982. P. 193.