ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 136

A  heating  process  was  applied  in  5‐mg  PCM  sample  using  Differential  Scanning  Calorimetry  device (DSC‐Q200, TA INSTRUMENTS, New Castle, DE, USA) from 0 °C to 70 °C with rate of 5°C/min  while the liquid nitrogen was used to cool down the DSC pans to 0 °C in preparation for the next run  with  new  sample.  The  DSC  characterization  of  the  paraffin  wax  and  Salt‐Hydrate‐calcium  chloride  hexa‐hydrate are shown in Fig. 2 A and B respectively and the thermo‐physical properties of interest  listed in Table 1.    DSC curve shows that paraffin wax has the latent heat of 158 KJ/kg, while the Salt‐Hydrate‐calcium  chloride  hexa‐hydrate  has  higher  value  of  213  KJ/kg.  The  wide  melting  range  start  at  liquidus  temperature  of  27°C,  solidus  temperature  of  33°C  for  both  studied  PCMs  and  melting  point  of  approximately 32.5°C.    Figure 2.  Differential Scanning Calorimetry  curves for the (A) paraffine material and (B) Salt‐Hydrate‐ calcium chloride hexa‐hydrate  Table 1. Thermo‐physical properties of PCMs used in the experiments in solid state.  Properties    Melting Point (°C)  Latent Heat (kJ/kg)  Specific Heat Capacity (kJ/kg∙K)  Heat Conductivity (W/m∙K)  Density (kg/L)  Paraffin wax  27‐33  158± 7.5%  2  0.2  0.88  Salt hydrate    27.7‐32.23  213.66  2  0.6  1.5  2.2.2. Materials Selection  There are a wide range of physical, chemical, economic, and thermal properties that will determine  the correct PCM to use [5, 11]. The optimum characteristic of PCM reported to be high heat of fusion,  high thermal conductivity, high specific heat and density, less volume changes on phase transformation  and  long‐term  reliability  during  repeated  cycling,  and  no  degradation  after  freeze/melt  cycles.  Therefore, several criteria of PCM have been studied and considered in the selection stage including  the drawbacks of super cooling, phase segregation issue, and corrosion.    The  comparison  of  the  abovementioned  thermo‐physical,  kinetic  and  chemical  properties  of  selected PCMs: salt hydrates, and paraffin waxes highlight the following facts of:  1. The thermal conductivity of paraffin waxes is (0.2 W/m K), lower than salt hydrates (0.6 W/m K).  2. The heat of fusion of paraffin waxes is (158 kJ/ kg) comparable to salt hydrates (210 kJ/kg).  3. The density of the paraffin waxes is (0.88 kg/m 3 ), lower than that of salt hydrates (1.6 kg/m 3 ).  4. The paraffin waxes show no sub‐cooling while the salt hydrates suffer from sub‐cooling issue.  5. The paraffin waxes are not corrosive to metals while the salt hydrates show corrosion to the metals.    The issues caused by super cooling and phase segregation of salt hydrate during the extraction of  stored  heat  cause  a  drop  in  the  efciency  of  the  material  and  lead  to  thermal  cycling  degradation,  limiting the long‐term stability and the useful lifecycle of the material. These issues could limit their  potential in building applications, which require systems of a long lifespan.    125 ZEMCH 2019 International Conference l Seoul, Korea