本發(fā)明大體上涉及冷卻技術。其具體涉及根據獨立權利要求的前序部分的用于凝固極性物質的設備及方法。

背景技術：

借助于所謂的冷儲存(例如，以凍結液體的形式，具體是冰)的儲存熱能很重要，且是儲能中日益受歡迎的方法。一個主要挑戰(zhàn)和成本動因是制冰步驟，特別是對于冰儲存的較大規(guī)模應用。

真空制冰機從上世紀八十年代起就已用于商業(yè)制冰，且允許了相對較大規(guī)模的能量高效的制冰。真空制冰在很低壓力(優(yōu)選在至少大約6mbar)下發(fā)生，需要較大且機械上要求很高的真空系統(tǒng)。因此，現(xiàn)有技術的真空制冰機包括很大的真空泵作為主壓縮機，其使系統(tǒng)復雜化。示例性真空制冰機包括在另外抽空的容器的底部處的水浴池。主壓縮機從容器的下部移除水蒸氣。由于熱也連同泵出的水蒸氣移除，故水浴池最終達到水的三相點溫度(~0℃)。如果水蒸氣隨后繼續(xù)移除，則連同水蒸氣移除的熱通過從水浴池釋放潛熱來補償，且因此產生冰。商業(yè)設備通常將水泵入此真空制冰機中，且將所謂的冰漿泵出罐，這可直接地用作很高效的冷卻劑，或例如儲存在儲存罐中來在某個后續(xù)的時間使用。

在主壓縮機的高壓側上，即，在罐的上部中，從罐的下部移除的水蒸氣冷凝。由于水蒸氣的壓力由主壓縮機升高，故其在高于0℃的溫度下冷凝，且因此冷凝物具有液體形式。

盡管能量高效，但真空制冰機具有一些缺陷。首先，甚至對于相對較小的熱負荷，水蒸氣也需要大而復雜的主壓縮機。最大的熱負荷因此限于大約500kWh。第二，制冰需要在較大的真空容器中發(fā)生，這是昂貴且機械上有挑戰(zhàn)的構件。

為了克服上文提出的問題，已經開發(fā)出了各種無壓縮機的制冰機設計。

在設計無壓縮機的制冰機中的一個技術挑戰(zhàn)在于，一旦所述表面冷卻到低于水的凍結溫度的溫度，則冰趨于粘到冷卻表面上，特別是可冷卻的冷凝表面，其中所述冰將冷凝表面與待冷卻來凍結的水或水蒸氣有效地熱隔離，減小了熱導率和/或熱傳遞，且因此減慢了制冰和/或無壓縮機制冰機的總體效率。

在代表無壓縮機制冰機的第一變型的無壓縮機真空制冰機中，移除了主壓縮機。作為替代，冷凝器置于容器的上部中，以提供水浴池上方的可冷卻的冷凝表面，以從其中將產生冰的水浴池按需要移除熱。然而，這需要冷凝表面的溫度低于水的凝固溫度，即，低于0℃，以便水蒸氣冷凝或沉積在所述冷凝器上。以此方式，熱從水浴池移除，且冰以與具有壓縮機的裝置相似的方式產生。然而，由于冷凝表面的溫度需要低于0℃，故冰將最終形成且沉積在冷凝器上。

存在不同的策略來解決此挑戰(zhàn)。

用于能量高效的大規(guī)模儲能應用的一種此類策略是基于靜態(tài)冰的方法或盤管上的冰的方法，其實際上并未試圖從冷凝表面上移除冰。在此情形中，制冷劑循環(huán)或流動穿過設在冷凝器內側的冷卻導管；且冰在冷凝表面上靜態(tài)地增長。此系統(tǒng)是相對能量高效的，且頻繁用于各種應用，但功率輸出由熱交換限制，且對于較高的功率密度，能力系數顯著減小。此外，靜態(tài)冰方法需要冰在與其增長的相同位置處消耗，即，在冷凝表面上?？朔淠砻嫔系谋纬傻膯栴}的小規(guī)模應用中普遍的另一個策略在于使用刮刀來移除冰?；诖送緩降闹票鶛C具有的固有問題在于需要相對較大量的能量來移除冰，這也降低了此裝置的效率。然而，刮刀通常在需要低占地面積下的更有力的冷卻且能量消耗是次要的(例如，漁船上冷卻魚)的應用中是有利的。

克服冰形成的問題的另一個策略用于俘能器中，其允許冰在冷凝表面上增長，但通過短加熱循環(huán)來定期除冰。加熱會將損失引入過程中，因此降低了總體效率。此外，為了通過定期加熱來允許高效除冰，用于冷凝器的唯一已知的適合幾何形狀包括冷凝表面所處的垂直板。由于在管內循環(huán)的冷卻劑通常是相對較高壓力(通常5-30bar)下的制冷劑，故所述垂直板從機械觀點看是相對不利的結構。結果，出于機械原因需要厚板。這降低了熱性能，且增加了冷凝器的制造成本。

此外，為了最佳的效率，水蒸氣需要均勻且可靠地分配到冷凝器附近，特別是垂直板。為了在操作期間在存在于容器中的接近真空的狀態(tài)下達成這一點，垂直板需要相對較遠間隔開，這繼而又導致相對較大的總體大小，因此進一步增大了容器的尺寸且因此制造成本。

為了解決如上文所述的靜態(tài)冰方法的問題，已經還開發(fā)出了所謂的動態(tài)冰方法，其中冰在制冰機中產生，其隨后從制冰機泵送或另外移除，例如，落出，因此形成冰漿。克服冰形成問題的又一個策略用于所謂的低溫冷卻制冰器。在此方法中，水在低溫冷卻換熱器中低溫冷卻至低于0℃的溫度，同時避免冰成核。在水離開低溫冷卻換熱器之后，觸發(fā)成核(例如，由超聲干擾)且產生冰。缺點在于在相對較小的制冰比例下需要泵送相對大量的水；以及低溫冷卻換熱器中或上發(fā)生不需要的冰成核的情況中的控制問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供用于凝固極性物質(具體是水)的方法和設備，其克服了如上文詳述的現(xiàn)有技術的解決方案的缺點。該目的由根據獨立專利權利要求的用于凝固極性物質的方法和設備達成。優(yōu)選實施例從從屬權利要求中清楚。

一種根據本發(fā)明凝固極性物質特別是水的方法，包括以下步驟：將可冷卻的疏水性優(yōu)選超疏水性冷凝表面設在容器的內部內；向容器部分地填充優(yōu)選液體形式的極性物質和優(yōu)選液體形式的不融合的添加劑，以便冷凝表面保持至少部分未淹沒；將疏水性冷凝表面冷卻至低于極性物質的凝固溫度T_solid的溫度T_cond；以及從容器移除凝固的極性物質。

一種根據本發(fā)明用于凝固極性物質特別是水的設備，包括：容器，所述容器包括：用于容納液體形式的極性物質的供應空間、用于保持來自供應空間的蒸發(fā)物質的蒸發(fā)空間、位于蒸發(fā)空間內的疏水性冷凝表面、用于將疏水性冷凝表面冷卻至低于極性物質的凝固溫度T_solid的溫度T_cond的器件，以及用于從容器特別是從容器的供應空間移除凝固的極性物質的器件。

如果技術上可能但并未明確提到，則上文和下文中描述的本發(fā)明的變型和實施例的組合可為方法和系統(tǒng)的實施例。本發(fā)明的這些和其它方面將參照下文所述的實施例清楚和得出。

附圖說明

本發(fā)明的主題將在以下文本中參照附圖中所示的優(yōu)選示例性實施例來更詳細闡釋，在附圖中：

圖1示出了根據本發(fā)明的用于凝固極性物質的設備的簡化示意圖；

圖2示出了根據本發(fā)明的用于凝固極性物質的方法的簡化流程圖；

圖3示出了根據本發(fā)明的冷熱儲存系統(tǒng)的簡化示意圖。

為了一致，相同的參考標號用于表示附圖各處示出的相似元件。

具體實施方式

圖1示出了根據本發(fā)明的用于凝固極性物質的設備的簡化示意圖。

設備包括容器1，其下部形成用于保持液體形式的一定量物質的供應空間11，其具體包括待凝固的極性物質，例如，水。另一方面，所述容器1的上部用作蒸發(fā)空間12來保持蒸發(fā)的物質。

冷凝器2布置在容器的上部中。作為優(yōu)選，冷凝器基于管狀設計，即，包括多個管21或包括多次卷繞的單個管，其用作制冷劑可在設備的操作期間循環(huán)(具體是泵送)穿過其間的冷卻導管；以及用作換熱器元件。管狀設計允許最佳地容納制冷劑，如，例如CO₂、氨、R245fa、R1234fa或類似的，其可在設備的操作期間達到相對較高的壓力(通常在5到30bar的范圍中)。作為優(yōu)選，管21或卷繞的直段，可關于垂直方向以1°到10°之間的角的傾斜方式布置，以加速移除冷凝在管21上的水。管21可由普通材料制成，優(yōu)選鋁、碳鋼或不銹鋼。

作為備選，板式換熱器可設在容器的上部中作為冷凝器。板式換熱器包括多個垂直冷卻板，其中一個或多個冷卻導管形成為實際的換熱器元件。垂直冷卻板的外側表面可由循環(huán)(具體是泵送)穿過板式換熱器的冷卻導管的制冷劑來冷卻。

疏水性涂層設在換熱元件的外側表面的至少一部分上。疏水性涂層用作疏水性冷凝表面，在此期間，設備的操作與蒸發(fā)的物質接觸。作為優(yōu)選，疏水性涂層為超疏水的。材料表面(具體是涂層)的超疏水性質例如特有接觸角，即，極性液滴特別是水的液體表面與液滴所處的材料表面形成的角，其中液體表面具體由液滴與周圍環(huán)境(具體是空氣、蒸氣或氣體)之間的邊界代表。如果極性液體的接觸角大于90°則材料表面大體上稱為疏水的；如果所述接觸角大于150°，則稱為超疏水的。此外，疏水性涂層優(yōu)選親油的，最優(yōu)選超親油的。大體上，如果極性液體的接觸角小于90°，則材料表面稱為親油的；且如果所述接觸角小于1°，優(yōu)選至少大約0°，則稱為超親油的。此外，疏水性涂層優(yōu)選由形成納米多孔表面的材料制成。

示例性涂層材料為FDTS，具體是全氟十二烷基三氯硅烷，例如，C₁₀H₄Cl₃F₁₇Si，或PDMS，具體是聚(二甲基硅氧烷)，例如，CH₃[Si(CH₃)₂)O]nSi(CH₃)₃，或它們的組合，其優(yōu)選通過浸漬涂布來施加，且隨后在100℃到150℃之間的溫度下烘烤，優(yōu)選在至少大約120℃下，以在換熱元件上形成機械穩(wěn)定的涂層。這些材料確保了關于水和揮發(fā)性添加劑的化學穩(wěn)定性，這將在下文中進一步詳述。

制冷劑冷卻器3提供為用于通過使冷卻的制冷劑循環(huán)(具體是泵送)穿過冷卻導管來冷卻疏水性冷凝表面的器件。

作為優(yōu)選，容器可閉合，且具體可緊密密封，以便允許特別是蒸發(fā)空間12的抽空。

圖2示出了根據本發(fā)明的用于凝固極性物質的方法的簡化流程圖，這將在下文中另外參照圖3來詳細闡釋。

在第一方法步驟91中，可冷卻的疏水性(優(yōu)選超疏水性)冷凝表面設在容器的內部內。作為優(yōu)先，這通過使用如上文所述的根據本發(fā)明的用于凝固極性物質的設備來達成，借助于其，后續(xù)的方法步驟可優(yōu)選按以下詳述那樣執(zhí)行。

在隨后的方法步驟92中，容器1部分地填充水，其代表液體形式的極性物質。揮發(fā)性添加劑，優(yōu)選HFE7000, HFE7100, R245fa或所述物質的混合物(所述添加劑與水不融合)加入水，優(yōu)選在容器1內。因此，水和揮發(fā)性的不融合添加劑形成液體浴池，其至少部分地占據容器1的下部中的供應空間12。罐的液體浴池的填充水平控制成確保換熱元件保持至少部分(優(yōu)選完全)未淹沒。作為優(yōu)選，水和揮發(fā)性添加劑混合，優(yōu)選反復地或連續(xù)地，例如，通過設在容器1中的混合器4。揮發(fā)性添加劑與水的比例，具體是質量或體積比，優(yōu)選選擇成在1:100到1:10之間。

作為優(yōu)選，在液體浴池填充到供應空間11中之前和/或之后，空氣，特別是N₂、O₂和CO₂至少部分地從容器1抽空。這可按本領域的技術人員已知的方式來完成，例如，通過閉合，優(yōu)選緊密密封容器1，且隨后抽空容器的蒸發(fā)空間12，具體是抽空空氣，例如，通過將真空泵5連接到抽空入口121或通向所述蒸發(fā)空間12的閥，且將封閉的容器抽空至等于1mbar的壓力，優(yōu)選低于0.1mbar。

在另一個進一步后續(xù)的方法步驟93中，疏水性冷凝表面冷卻至低于凝固溫度T_solid的溫度T_cond，具體是低于極性物質的三相點溫度T_triple，即，低于水的凍結點。這優(yōu)選通過在制冷劑溫度T_refr＜T_solid下將制冷劑(例如，如，CO₂、氨、R245fa、R1234fa或類似的)泵送穿過冷凝器2的換熱元件的冷卻導管來達成。

水和揮發(fā)性添加劑將在來自所述浴池的熱能的消耗下從液體浴池蒸發(fā)，且隨后開始在疏水性冷凝表面上冷凝。水在冷凝時形成微滴，其快速滑離所述表面且落回到液體浴池中。在水和揮發(fā)性添加劑的冷凝將熱能傳遞至優(yōu)選隨后蒸發(fā)的制冷劑時，熱能從容器有效地移除，特別是從液體浴池，其溫度將繼續(xù)降低，直到達到水的三相點溫度。隨后，如果疏水性冷凝表面的冷卻且因此熱能從液體浴池的移除繼續(xù)，則冰將開始形成在液體浴池中。

上文列出的揮發(fā)性添加劑，即，HFE7000, HFE7100和R245fa具有顯著高于以上實例的極性物質(即，水)的蒸氣壓力，特別是在極性物質的凝固溫度T_solid下。結果，即使空氣如上文所述從容器抽出，在揮發(fā)性添加劑的部分氣化之后，容器的總壓力P_total將得出，這顯著高于水的三相點壓力P_triple,water≈6mbar。如果添加劑或添加劑的混合物適當選擇，則總壓力P_total將在容器中得出，其至少大致等于容器周圍中存在的環(huán)境壓力P_atm，其中通常P_atm/5≤P_total≤5P_atm。這繼而又將允許簡化相對于容器的空氣緊密性的要求。此外，將有益的是在容器內的熱傳遞，特別是在疏水性冷凝表面與蒸發(fā)空間中的蒸發(fā)的水之間，且因此有助于提高總體效率。

由于疏水性冷凝表面的疏水和/或親油性質，故揮發(fā)性添加劑與所述表面之間的親和性高于以上實例的極性物質(即，水)與所述表面之間的親和性。結果，揮發(fā)性添加劑趨于快速形成覆蓋疏水性冷凝表面的凝聚膜，因此隨后阻止水蒸汽和水與所述表面的接觸。如果疏水性冷凝管表面也是納米多孔的，則冷凝的添加劑趨于填充疏水性冷凝表面中形成的微觀孔隙，以便甚至更高效地阻止水在冷凝時與所述表面的接觸，且迫使停留在由冷凝的添加劑形成的液體層上。

揮發(fā)性添加劑和疏水性涂層的組合的一個效果在于，疏水性冷凝表面變得由揮發(fā)性添加劑潤濕，優(yōu)選浸透。這具體是由于極性物質和揮發(fā)性添加劑冷凝可在容器1中普遍的特定溫度和壓力；以及特別是在疏水性冷凝表面的溫度T_cond的條件下同時地冷凝。具體而言，這可通過選擇揮發(fā)性添加劑來達成，揮發(fā)性添加劑具有低于T_cond的三相點溫度T_triple,add，以及高于T_cond的臨界溫度T_crit,add。疏水性冷凝表面的防滑性可由水滴在疏水性冷凝表面上移動時的向前和向后的接觸角之間的角差異來測得。在本例中，低于10°到5°的角差異可在實驗中觀察到。

疏水性冷凝表面的結冰因此由高微滴活動性策略來防止。只要水的冷凝發(fā)生，則具有低于1.0mm且低至幾十分之一微米的直徑的冷凝水滴在任何顯著的冰成核可發(fā)生之前快速移離疏水性冷凝表面。在實驗中，在低至且低于-8℃的所述表面的溫度T_cond下，不可觀察到疏水性冷凝表面上的冰成核的表現(xiàn)。另一方面，不可觀察到相比于沒有添加劑的水蒸氣冷凝的由揮發(fā)性添加劑引起的熱傳遞的顯著減小。

在另一個后續(xù)方法步驟94中，冰從容器移除。作為優(yōu)選，這通過將漿料泵連接到設在容器中的漿料出口111上且操作此漿料泵來將冰和水的混合物運出容器來達成。作為優(yōu)選，提供本領域的技術人員已知的用于限制連同冰移除的水量的器件。例如，漿料出口可位于容器中的一定高度處，其至少大致等于填充水平，以便利用重力效果，即，冰浮在水上的事實。作為備選，其它(特別是機械)器件可提供成將冰有選擇地移動或集中到漿料出口附近/中。作為又一備選方案，來自漿料的水可有選擇地回到容器，同時將冰保持在例如篩、網或刀面中或借助于它們保持；或通過利用重力效果。

作為優(yōu)選，從容器1移除的冰，特別是泵送出容器的漿料，可運輸(特別是管送)至儲存罐6，在該處，其可儲存來在一些隨后的時間使用和/或消耗。

至少少量的揮發(fā)性添加劑不可避免地連同如上文所述移除的冰一起離開容器1。作為優(yōu)先，添加劑選擇成具有顯著高于水的密度ρ_water的密度ρ_add，優(yōu)選ρ_add＞1.5ρ_water。添加劑然后可相對容易地分離，因為其將累積在固定量的液體物質的底部附近，且可回到容器1。具體而言，當冰儲存在儲存罐6中時，添加劑可經由位于所述儲存罐6的底部處的出口回收，且回到容器中的液體浴池中，例如，經由專用的導管。

在根據本發(fā)明的方法的優(yōu)選變型中，易混添加劑加至極性物質以降低凝固溫度T_solid，具體是所述極性物質的三相點溫度T_triple。具體而言，當水用作如以上實例的極性物質時，酒精，特別是乙醇、乙二醇等或鹽，特別是NaCl，可出于此目的加入。

圖3示出了根據本發(fā)明的冷熱儲存系統(tǒng)的簡化示意圖。該系統(tǒng)包括根據如上文所述的本發(fā)明的用于凝固極性物質特別是水的設備。所述設備的容器1至少部分地填充液體形式的極性物質，特別是水，如上文所述的揮發(fā)性添加劑加入其中；所述揮發(fā)性添加劑具體與液體形式的極性物質不融合，且具體可液體形式的非極性物質。容器1中的揮發(fā)性的不融合添加劑與水之間的比例，具體是質量或體積比，優(yōu)選設置在1:100到1:10之間。

用于儲存從設備的容器移除的凝固的極性物質的儲存罐6借助于漿料導管71連接到容器1上，漿料導管71繼而又連接到容器1的漿料出口111上。漿料泵711設在漿料導管71中，以用于將包括液體形式和固體形式兩者的物質的漿料泵送到所述儲存罐6中。優(yōu)選包括再流泵721的再流導管71將位于儲存罐6的底部處的再流出口連接到容器1中的再流入口上，且允許液體形式的極性物質和/或揮發(fā)性添加劑返回容器1的供應空間11。位于儲存罐6內的換熱器8用作用于將熱能傳遞至容納在儲存罐6中的凝固的極性物質的示例性傳熱器件，例如，通過循環(huán)來自間接冷卻回路的加熱的冷卻流體來用于冷卻，例如，工業(yè)過程；熱動力機器，特別是電機；或來自電動機械，特別是發(fā)電機、變壓器、逆變器等；因此冷卻所述加熱的冷卻流體，以便其可回到間接冷卻回路。

此外或作為備選，傳熱器件可包括用于從儲存罐6移除固體和/或液體極性物質的器件。具體而言，液體極性物質可用于給送直接冷卻回路，例如，用于冷卻，例如，工業(yè)工程；熱動力機器，特別是電機；或電動機械，特別是發(fā)電機、變壓器、逆變器等。由于至少少量揮發(fā)性添加劑將大體上從儲存罐6連同如上文所述移除的固體和/或液體極性物質移除，故封閉回路設計優(yōu)選選擇成用于直接冷卻回路，因為在其它情況下?lián)]發(fā)性添加劑將失去，這將提高操作成本，且取決于選擇的揮發(fā)性添加劑的準確類型，可具有對環(huán)境的不利影響。

盡管附圖和前述描述中詳細示出和描述了本發(fā)明，但此圖示和描述將認作是示范性或示例性的，且不是限制性的；本發(fā)明不限于公開的實施例。公開實施例的其它變型可由本本領域的技術人員理解和實現(xiàn)，且實施從附圖、公開內容和所附權利要求的研究中實施提出的發(fā)明。

在以上描述和以下專利權利要求中，用語"包括"并未排除其它元件或步驟，且不定冠詞"一個"或"一種"并未排除復數。某些特征在相互不同的從屬專利權利要求中敘述的事實并不表示這些特征的組合不可有利使用。專利權利要求的任何參考標號不應當看作是限制范圍。

特別是如上文所述的本發(fā)明的優(yōu)選實施例可實現(xiàn)為在下文列出的項目中詳述，有利的是與如上文詳述的一個或多個特征組合：

1)一種用于凝固極性物質特別是水的方法，該方法包括以下步驟：

a)將可冷卻的疏水性優(yōu)選超疏水的冷凝表面設在容器(1)的內部內，

b)向容器部分地填充：

i)優(yōu)選液體形式的極性物質，以及

ii)優(yōu)選液體形式的不融合的添加劑，

iii)以便冷凝表面保持至少部分未淹沒，

c)將疏水性冷凝表面冷卻至低于極性物質的凝固溫度T_solid的溫度T_cond，

d)從容器移除凝固的極性物質。

2)根據項目1的方法，其特征在于，在極性物質的凝固溫度T_solid下，不融合的添加劑是揮發(fā)性的，特別是具有高于極性物質的蒸氣壓力。

3)根據項目1或2的方法，其特征在于，不融合的添加劑具有低于疏水性冷凝表面的溫度T_cond的三相點溫度T_triple,add，優(yōu)選T_triple,add＜T_solid。

4)根據項目1至3中的一項的方法，其特征在于，不融合的添加劑可在極性物質的凝固溫度T_solid下冷凝；特別地，其具有高于極性液體的凝固溫度T_solid的臨界溫度T_crit,add。

5)根據項目1至4中的一項的方法，還包括以下步驟

a)閉合容器，且隨后

b)從容器抽出空氣，特別是在項目1的步驟b)之后。

6)根據項目1至5中的一項的方法，其特征還在于項目1中提供的疏水性冷凝表面為親油的，優(yōu)選超親油的。

7)根據項目1至6中的一項的方法，其特征還在于疏水性冷凝表面是納米多孔的。

8)根據項目1至7中的一項的方法，其特征還在于疏水性冷凝表面包括優(yōu)選形成在鋁表面上的涂層，其包括FDTS，特別是全氟十二烷基三氯硅烷，例如，C₁₀H₄Cl₃F₁₇Si，或FDTS與PDMS的組合，特別是聚(二甲基硅氧烷)，例如，CH₃[Si(CH₃)₂)O]nSi(CH₃)₃；。

9)根據項目1至8中的一項的方法，其特征還在于項目1的步驟c)中加入的不融合的添加劑為氫氟醚；特別地，添加劑包括HFE1700和/或Rf245fa。

9)根據項目1至9中的一項的方法，還包括使極性物質與易混添加劑混合來降低極性物質的凝固溫度T_solid的步驟；特別是與酒精混合，優(yōu)選乙醇、乙二醇等，或與鹽混合，優(yōu)選NaCl。

11)一種用于凝固極性物質特別是水的設備，該設備包括：

a)容器(1)，所述容器包括

i)用于容納液體形式的極性物質的供應空間(11)，

ii)用于保持來自供應空間的蒸發(fā)的物質的蒸發(fā)空間(12)，

iii)位于蒸發(fā)空間內的疏水性冷凝表面，

b)用于將疏水性冷凝表面冷卻至低于極性物質的凝固溫度T_solid的溫度T_cond的器件，

c)用于從容器特別是從容器的供應空間移除凝固的極性物質的器件。

12)項目11的設備，其特征在于，用于移除凝固的極性物質的器件包括漿料泵。

13)項目11或12的設備，其特征在于，疏水性冷凝表面設在蒸發(fā)空間中位于供應空間上方的冷凝器上。

14)根據項目11至13中的一項的設備，其特征還在于項目1中提供的疏水性冷凝表面為親油的，優(yōu)選超親油的。

15)根據項目11至14中的一項的設備，其特征還在于疏水性冷凝表面是納米多孔的。

16)一種冷熱儲存系統(tǒng)，包括

a)根據項目11至15中的一項的設備，其供應空間(11)至少部分地填充優(yōu)選液體形式的極性物質，

b)用于儲存從設備的容器(1)移除的凝固的極性物質的儲存罐(6)，

c)用于將從容器移除的凝固的極性物質輸送至儲存罐的輸送器件，

d)用于將熱能傳遞至來自儲存罐或容納在儲存罐中的凝固的極性物質來用于至少部分地液化所述凝固的極性物質的傳熱器件，其中

e)供應空間(11)進一步容納不融合的添加劑，所述添加劑與極性物質不融合；所述添加劑特別是液體形式的非極性物質。

17)根據項目16的冷熱儲存系統(tǒng)，還包括用于使液化極性物質再流至供應空間(11)的導管器件(72,721)。

18)根據項目16或17的冷熱儲存系統(tǒng)，其特征在于，傳熱器件包括位于儲存器件內的換熱器(8)，所述換熱器適于將熱從冷卻流體傳遞至容納在儲存罐中的凝固的極性物質。

19)根據項目16至18中的一項的冷熱儲存組件，其特征在于，空氣從容器抽出；特別地，蒸發(fā)空間中的N₂、O₂和CO₂各自的分壓力小于10mbar。

20)根據項目16至19中的一項的冷熱儲存組件，其特征在于，在極性物質的凝固溫度T_solid下，不融合的添加劑是揮發(fā)性的，特別是具有高于極性物質的蒸氣壓力。

21)根據項目16至20中的一項的冷熱儲存組件，其特征在于，不融合的添加劑具有低于疏水性冷凝表面的溫度T_cond的三相點溫度T_triple,add，優(yōu)選T_triple,add＜T_solid。

22)根據項目16至21中的一項的冷熱儲存組件，其特征在于，不融合的添加劑可在極性物質的凝固溫度T_solid下冷凝；特別地，其具有高于極性液體的凝固溫度T_solid的臨界溫度T_crit,add。

23)根據項目16至22中的一項的冷熱儲存組件，其特征在于，疏水性冷凝表面為親油的，優(yōu)選超親油的。

24)根據項目16至23中的一項的冷熱儲存組件，其特征在于，疏水性冷凝表面為納米多孔的。

25)根據項目16至24中的一項的冷熱儲存組件，其特征還在于疏水性冷凝表面包括優(yōu)選形成在鋁表面上的涂層，其包括FDTS，特別是全氟十二烷基三氯硅烷，例如，C₁₀H₄Cl₃F1₇Si，或FDTS與PDMS的組合，特別是聚(二甲基硅氧烷)，例如，CH₃[Si(CH₃)₂)O]_nSi(CH₃)₃。

26)根據項目16至25中的一項的冷熱儲存組件，其特征還在于不融合的添加劑為氫氟醚；特別地，添加劑包括HFE1700和/或Rf245fa。

27)根據項目16至26中的一項的冷熱儲存組件，其中極性物質包括不熔合的添加劑以降低極性物質的凝固溫度T_solid；特別是酒精，優(yōu)選乙醇、乙二醇等，或鹽，優(yōu)選NaCl。

參考標號列表

1 容器

11 供應空間

12 蒸發(fā)空間

111 漿料出口

121 真空出口

2 冷凝器

21 管

3 制冷劑冷卻器

4 混合器

5 真空泵

6 儲存罐

71 漿料導管

711 漿料泵

72 再流導管

721 再流泵

8 換熱器。