Étude expérimental et optimisation de la cristallisation de CaCl2.6H2O pour la réduction de la surfusion

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

Cette étude porte sur l’amélioration de la stabilité thermique du sel hydraté CaCl2. 6H2O, en particulier la réduction de sa surfusion, phénomène qui limite son efficacité comme matériau à changement de phase. Plusieurs approches ont été explorées : congélation dirigée, utilisation de stabilisateurs ioniques(NaCl, KCl), ajout d’un agent de nucléation (SrCl2.6H2O) et combinaison de ces stratégies. La congélation dirigée favorise une nucléation homogène, permettant aux échantillons traités de cristalliser à environ 26 °C, contre 23–24 °C pour le témoin. Ce traitement améliore la structure cristalline en réduisant la formation de phases indésirables (CaCl2 .4H2O ou eau libre), ce qui renforce la reproductibilité des cycles thermiques.L’ajout de NaCl ou de KCl induit une nucléation hétérogène en modifiant la structuration de l’eau autour des ions Ca2+. Toutefois, leur effet dépend fortement de la concentration : une dose excessive peut provoquer une séparation de phases ou abaisser trop la température de cristallisation, altérant ainsi les performances thermiques. L’agent SrCl2. 6H2O, ayant une structure cristalline similaire à celle du CaCl2. 6H2O, s’avère particulièrement efficace. À des concentrations de 1 à 3 %, il réduit la surfusion à seulement 1–3 °C (contre 15–20 °C sans additif),stabilise la température de fusion (~28–29 °C) et accélère la cristallisation. Cependant, à forte concentration (~5 %), il peut perturber l’équilibre thermodynamique. L’association de SrCl2. 6H2O avec NaCl et/ou KCl crée une synergie intéressante : SrCl2 initie la cristallisation, tandis que NaCl/KCl préservent l’homogénéité du mélange. Cette approche mixte améliore la stabilité cyclique sans altérer la capacité thermique. En conclusion, la congélation dirigée et le SrCl2. 6H2O offrent les meilleurs résultats, bien que le dosage optimal des additifs reste crucial pour éviter les effets secondaires.

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fd19ae7b-ccaa-45f8-8152-22e511b3255e

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0

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962746_1.pdf

بيانات النشر

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":" Abdelouahab Benseddik","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Djamel Daoud","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"Soumia Bitour","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"}]

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French

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Étude expérimental et optimisation de la cristallisation de CaCl2.6H2O pour la réduction de la surfusion

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ترجمة الملخص

This study focuses on improving the thermal stability of the hydrated salt CaCl₂.6H₂O, in particular reducing its supercooling, a phenomenon that limits its effectiveness as a phase-change material. Several approaches have been explored: directed freezing, use of ionic stabilizers (NaCl, KCl), addition of a nucleating agent (SrCl₂.6H₂O) and a combination of these strategies. Directed freezing promotes homogeneous nucleation, enabling treated samples to crystallize at around 26°C, compared with 23-24°C for the control. This treatment improves crystal structure by reducing the formation of undesirable phases (CaCl₂.4H₂O or free water), which enhances the reproducibility of thermal cycles. The addition of NaCl or KCl induces heterogeneous nucleation by altering the structuring of water around Ca²⁺ ions. However, their effect is highly concentration-dependent: an excessive dose can cause phase separation or lower the crystallization temperature too much, thus impairing thermal performance. The SrCl₂.6H₂O agent, with a crystal structure similar to that of CaCl₂.6H₂O, is proving particularly effective. At concentrations of 1-3%, it reduces supercooling to just 1-3°C (vs. 15-20°C without additive), stabilizes melting temperature (~28-29°C) and accelerates crystallization. However, at high concentrations (~5%), it can disrupt thermodynamic equilibrium. Combining SrCl₂.6H₂O with NaCl and/or KCl creates an interesting synergy: SrCl₂ initiates crystallization, while NaCl/KCl preserve the homogeneity of the mixture. This mixed approach improves cyclic stability without altering heat capacity. In conclusion, directed freezing and SrCl₂.6H₂O offer the best results, although optimal dosage of additives remains crucial to avoid side effects.

كلمات الباحثين

MCP, CaCl2.6H2O, Surfusion, Agent de nucléation, Les stabilisateurs ioniques. PCMs, Calcium chloride hexahydrate, Supercooling, Nucleating agent, Ionic stabilizers.

إشراف وإعداد

الإشراف

Abdelouahab Benseddik, Djamel Daoud

الإعداد

Soumia Bitour

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