Wärmflasche als Latentwärmespeicher mit Natriumacetat-Trihydrat. Kann das funktionieren?

3 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Gute Idee :-)

Berichtest Du uns dann, ob es funktioniert hat?

> wenn das Behältnis nicht ausreichend glatt ist,

Die Gefahr besteht, und das Innere einer Wärmeflasche kannst Du auch nicht polieren. Dann muss Deine Super-Wärmeflasche eben wie jede andere unmittelbar vor Gebrauch aufgeheizt werden.

> ein Bad im kochenden Wasser

Die 100°C sollte die Wärmeflasche aushalten. Aber die Heizplatte nicht voll aufdrehen, sonst können Teile des Topfes, die in direktem Kontakt mit der Flasche stehen, deutlich heißer werden.

Woher ich das weiß: eigene Erfahrung

Kann ich gerne tun.

Weißt Du vielleicht, ob Natriumacetat Kristalle ausbildet, die die Oberfläche der Flasche perforieren könnten?

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@336spencer

Ich weiß es nicht. Aber das Material handelsüblicher Handwärmer ist auch nicht härter, und das wird nicht durchbohrt.

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So, hier nun meine Schlussbilanz:

Ich habe den Versuch nochmals neu begonnen.

Frisches NaOAc, neue Wärmeflasche und dazu auch einen gläsernen Kochrundkolben mit passendem Gestell für über einen Bunsenbrenner.

Die Mischung NaOAc und Wasser bei 10:1 hat sich im Kochrundkolben gut herstellen und metastabil machen lassen. Sie blieb auch metastabil und die Reaktion ließ sich einfach durch die eine abgeschliffene Federhaarspange in Gang bringen, als die Mischung abgekühlt war.

Nochmal erhitzt und in die Wärmeflasche umgefüllt, ergab sich beinahe der gleiche Effekt. Die Mischung ist in diesem Behältnis interessanterweise wesentlich empfindlicher gewesen. Ich nehme an, dass die Oberfläche der Innenseite der Wärmeflasche sich begünstigend auf die Reaktionsauslösung ausgewirkt hat. Sie scheint zum einen nicht so glatt zu sein, wie die Folie bei den Handwärmern. Ferner scheinen die Schweißnähte der Flasche einen Raum zu bieten, in dem Teile der Mischung wesentlich stärker kinetischer Energie von außen ausgesetzt sind. Die Reaktion begann am Rand. Zusätzlich scheint der Verschluss, wenn auch aus Plastik ebenfalls solch einen Raum zu bieten, der die Auslösung der Reaktion begünstigt. Das größte Problem scheint aber noch nicht verdrängte Luft zu sein. Lufteinschlüsse ermöglichen ein (Über-)Schwappen oder -nenne ich es mal Wellenbruch- der metastabilen Mischung zu ermöglichen, denn auch dort startete die Reaktion.

Das größte Problem ist, das NaOAc nach Auskühlung wieder metastabil zu bekommen. Aufgrund der Menge und der Beschaffenheit der Flasche bleibt nur das Bad in kochendem Wasser. Allerdings gelang mir es auch dieses Mal nicht, die ganze Menge in der Flasche wieder metastabil zu bekommen. Es blieben ständig Rückstände, die natürlich die Energiezufuhr zunichte gemacht haben.

Ich komme also zu dem Schluss:

  • Das Behältnis "Wärmeflasche" ist hierfür ungeeignet. Die Innenseiten sind nicht glatt genug und der Innenraum sollte nicht in Krümmungen laufen bei denen die Substanz zu viel Druck von außen erfahren kann.
  • Das Behältnis und die Menge 2,2l sind einfach zu groß. Je größer die Menge NaOAc ist, desto eher scheint sie sich selbst zu erdrücken, sie wird scheinbar empfindlicher, aber der Energieaufwand, um die Menge in der Flasche wieder metastabil zu bekommen, ist hier viel zu groß.

Ich habe jetzt nicht probiert, die Flasche in Salzwasser aufzukochen und damit den Siedepunkt über 100°C zu bringen, genauso wenig habe ich den Versuch in einem Schnellkochtopf realisiert, weil ich die Toleranzgrenzen des Flaschenmaterials nicht überschreiten wollte.

Aber die Erfahrung war es wert. Jetzt kann ich nachvollziehen, warum Wärmekissen mit NaOAc nicht über eine bestimmte Größe und Füllmenge hinausgehen.

Woher ich das weiß: eigene Erfahrung

Fazit nach einigen Durchläufen:

Die Idee ist haltbar, aber ich habe falsch begonnen, versagt und viel gelernt.

Ich habe das Zeug in kristallinem Pulver direkt eingefüllt und in dieser Form versucht in den metastabilen Zustand zu bringen.

Das erscheint mir nicht möglich, wenn das Zeug in Reinform erhitzt wird und zwar aus folgenden Gründen:

  • Ich brauchte enorm viel Energie.
  • Der erreichbare Zustand war nur teilweise der metastabile. Ich nehme an, dass in Reinform die Kettenreaktion sehr viel empfindlicher ist und auch nur kleinste Temperaturänderungen oder Mikrokristalle lösen die Reaktion direkt wieder aus. Ausflockungen der Substanz konnte ich auch bei Zufuhr von 100°C Hitze über 3h nicht auflösen oder sie bildeten sich beim Abkühlen sofort.

Ich glaube auch nicht, dass in Handwärmern oder größeren Kissen NaOAc in Reinform enthalten ist. Nach Ende der Reaktion bleibt eine kristalline Struktur im Wärmekissen. In den käuflich erwerbbaren, war diese immer leicht brüchig. In meinem Wärmekissen bildete sich eine enorm harte Struktur, die gefühlt nur noch mit einem Hammer zertrümmert werden konnte.

Also fehlte noch irgendwas...

Beim Recherchieren fand ich ein Manuskript eines Professors, der einen ähnlichen Versuch beschreibt, allerdings dem NaOAc bei 10 Teilen noch 1 Teil Wasser zusetzt.

Das habe ich jetzt auch mal versucht.

Also, die Wärmeflasche wieder aufgekocht, bis sich der Kristall teilweise aufgelöst hat, Wasser ein und für 90 Minuten weiter geköchelt.

Der Kristall hat sich nicht vollständig auflösen lassen. Er ist zu fest geworden und bräuchte enorme Mengen an Energie, um sich aufzulösen. Allerdings konnte ich 2/3 des Flascheninventars wieder metastabil bekommen und auch mit einander mischen.

Ich warte jetzt mal ab, bis die Reaktion zu Ende ist und schaue mal, ob ich wieder einen Betonklotz rausbekomme oder die Subtanz jetzt auch eher brüchig ist.

Wenn dem so ist, bin ich auf dem richtigen Weg.

Allerdings werde ich wohl dann von vorne anfangen müssen.

Das NaOAc ist nicht mehr rein und hat mit der Haarspange reagiert, was mich ehrlich wundert. Ich nehme an, die Spange ist verchromt. Das wäre eine Erklärung.

Wenn ich von Anfang an Wasser hinzugefügt hätte, hätte ich wahrscheinlich viel Energie gespart.

Ich schau mal, wie ich hier weitermachen werde.

Woher ich das weiß: eigene Erfahrung

Danke für deine Rückmeldung! Für mich als stummen Mitleser sehr interessant. Ich würde mich freuen, wenn du auch deine weiteren Erfahrungen teilen würdest. =)

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@Comment0815

Gern geschehen. Hab Dank für Dein Kompliment.

Soweit kann ich schon berichten:

Das Flascheninventar ist nach Abkühlung auf jeden Fall schon brüchiger und strukturell nicht mehr so fest, wie zu Beginn.

Allerdings habe ich feststellen müssen, dass das Gemisch nicht homogen zu bleiben scheint, da ich auch Wassereinschlüsse habe. Dafür habe ich noch keine direkte Erklärung.

Ich könnte mir nur vorstellen, dass das noch daran liegt, dass ein Teil des Reinkristalls sich nicht aufgelöst hat und deswegen keine Wassermolekühle sich zwischen die NaOAc-Molekühle setzen konnten.

Ich werde die Flasche nochmal im Wasserbad aufkochen und schauen, ob ich das Inventar vollständig auflösen und mischen kann.

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