Óxidos nanoestructurados de silicio y cobalto para pinturas solares

MARÍA CELESTE GARDEY MERINO; GUSTAVO ENRIQUE LASCALEA; PATRICIA G. VÁZQUEZ

Editorial Académica Española

Año: 2013 p. 284

978-3-659-07525-4

Para mejorar la eficiencia de colectores planos de baja temperatura, utilizados en calefones solares a partir de pinturas que incluyan óxidos nanoestructurados, se propuso la obtención de óxidos de Co3O4 mediante síntesis por gelificación-combustión (GC) y de óxidos mixtos de Co-Si mediante sol-gel. A modo de entrenamiento y prueba para las síntesis por combustión de Co3O4 se propusieron síntesis novedosas por GC de Al2O3 utilizando ácido aspártico (Asp) como combustible y dos tipos de rutas: estequiométrica y con exceso de combustible. Se obtuvieron Al2O3 amorfa, además, de las fases -Al2O3 y -Al2O3 nanoestructuradas, luego de realizar calcinaciones adecuadas. Las muestras con fase -alúmina presentan los valores más altos de área específica y los menores tamaños promedio de cristalita. Se presentaron novedosas síntesis por GC de Co3O4 utilizando diferentes combustibles como Asp, lisina monoclorohidrato, ácido etilendiaminotetraacético y tri-hidroxi-metilaminometano, donde se estudiaron dos tipos de rutas: estequiométrica y con exceso de combustible. Se obtuvieron partículas de Co3O4 nanoestructuradas, de forma octaédrica, aglomeradas y con una distribución amplia del tamaño de partícula. Se observó una relación entre la cantidad de combustible utilizado y el tamaño de cristalita del Co3O4 obtenido. En adición, se estudió la obtención de óxidos mixtos de Co-Si por síntesis sol-gel, utilizando como precursor ortosilicato de tetraetilo para la obtención de sílice y los polvos nanoestructurados de Co3O4. En los materiales obtenidos se detectó SiO2 amorfa y la espinela cúbica Co3O4, por otro lado, se observaron, a simple vista, zonas cerámico-vítreas de color violeta o rosado, asociadas a la presencia de cationes de cobalto dispersos en la matriz silícica. Finalmente, los polvos de Co3O4 resultaron tener una alta absorbancia solar y se decidió utilizarlos para la fabricación de pinturas absorbedoras con resinas polivinílicas y alquídicas, en ambos casos, se lograron valores altos de absorción solar, sin embargo las alquídicas resultaron tener una mayor adhesión y una terminación más uniforme. Los valores de absorción solar y emitancia térmica resultaron altos para las superficies selectivas obtenidas al aplicar las pinturas alquídicas sobre sustratos metálicos. Los altos valores de emitancia térmica se asocian con el espesor relativamente alto de las capas de pinturas. Con espesores de pinturas menores, o el agregado de partículas metálicas, podrían obtenerse valores de emitancia mucho más bajos. Así, queda pendiente a futuro: aumentar la absorción de las superficies selectivas con el uso de óxidos mixtos como pigmentos y disminuir la emitancia reduciendo el espesor de la capa de pintura y/o agregando partículas metálicas. Otra opción posible es la obtención directa de óxidos mixtos mediante métodos sol-gel, a partir de los cuales es posible obtener capas delgadas. Actualmente, se está participando en un proyecto que consiste en la construcción e instalación de un calefón solar con superficies selectivas utilizando los materiales obtenidos en esta tesis. Y ya se estableció contacto con centros de investigación especialistas en pintura y materiales para mejorar los aspectos planteados en el párrafo anterior.