Es wurden gleichmäßige Metallgerüste und Gerüste mit graduiertem Porositätsverlauf mittels der Dreiphasen-Minimalflächen-Methode (TPMS) erstellt. Basierend auf der Porenskala wurde die numerische Simulation des Erstarrungsprozesses von Phasenwechselmaterialien mit Metallgerüst mittels der Methode der Finite Elemente durchgeführt und mit dem Erstarrungsprozess reiner Paraffinkammern verglichen, um den Einfluss der Gerüststruktur auf die Erstarrung des Verbundphasenwechselmaterials zu untersuchen. Eine umfassende Analyse der fest-flüssig Phasengrenze, des gesamten Flüssigkeitsanteils, der momentanen Verfestigungsrate, des Nu an der kalten Wandquelle und der Kältespeicherleistung wurde durchgeführt. Die Studie zeigt, dass die Zugabe eines TPMS-Gerüsts in die Phasenwechselkammer den fest-flüssig Verformungsprozess erheblich beeinflusst, wobei die Erstarrungszeit bei einer Porosität von 0,78 im Vergleich zur reinen Paraffinkammer um 94,10 % verkürzt und die Speicherladungsgeschwindigkeit um das 12,98-fache erhöht wird. Bei einer durchschnittlichen Porosität von 0,84 und einer Zunahme der Porosität in x-Richtung kann die Kammererstarrung beschleunigt und die Wärmeübertragungseffizienz verbessert werden: Die Erstarrungszeit wird um 93,50 % verkürzt und die Speicherladungsgeschwindigkeit um das 12,60-fache gegenüber der reinen Paraffinkammer erhöht; im Vergleich zu einer gleichmäßigen TPMS-Gerüstphase mit derselben Porosität wird die Erstarrungszeit um 12,23 % verkürzt und die Speicherladungsgeschwindigkeit um 15,30 % erhöht.

Phasenwechselkältespeicherung; TPMS-Gerüst; graduelle Verteilung; Finite-Elemente-Methode; Wärmeaustauschkoeffizient