Síntesis de organogeles nanoestructurados y su desafío como potenciales sistemas de almacenamiento de energía solar

CATIVA, NANCY M.; PUIG, JULIETA; HOPPE, CRISTINA E.; DELL'ERBA, IGNACIO E.

Río Cuarto, Provincia de Córdoba

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

Universidad Nacional de Rio Cuarto, FAN.

El desarrollo de sistemas de almacenamiento y liberación de energía térmica es, sin dudas, una de las aproximaciones que más interés despierta a nivel mundial en la búsqueda de soluciones al problema del uso eficiente y racional de energía [1]. Entre las estrategias más atractivas para almacenar energía se encuentran los materiales de cambio de fase (PCMs por sus siglas en inglés). Los PCMs son materiales de alto calor latente de fusión (aceites, parafinas, sales, etc.) que toman energía del medio en forma de calor, la almacenan al fundirse y la liberan cuando se enfrían y cristalizan [2]. Los mayores desafíos que presenta este concepto están dados por la baja conductividad térmica de los PCMs orgánicos y por su tendencia a derramarse cuando funden si no están encapsulados o estabilizados de alguna manera [3]. Una opción novedosa y sencilla para la estabilización de PCMs es el uso de organogeladores, moléculas capaces de inmovilizar solventes líquidos cuando se agregan en bajas proporciones (típicamente 2-5% en masa) [4,5]. Por otro lado, una forma directa de lograr el incremento de la conductividad térmica es la incorporación de nanoestructuras metálicas (fase con alta conductividad térmica). En particular, las NPs metálicas exhiben además efecto fototérmico, es decir, pueden liberar calor de manera eficiente bajo una excitación óptica adecuada [6].En este trabajo se plantea el desarrollo de sistemas eficientes de almacenamiento de energía basados en la inmovilización de un PCM orgánico de bajo peso molecular con pequeñas cantidades de un organogelador en presencia de nanoestructuras fototérmicas. El organogelador se preparó a partir de la reacción de monómeros epoxi de estructura química variable (Poli(etilenglicol) diglicidileter (PEGDGE) y diglicidiléter de bisfenol A (DGEBA)) con ácido palmítico (C16) siguiendo un procedimiento previamente desarrollado en el grupo [5]. Para poder incorporar exitosamente las NPs, se prepararon NPs de Ag recubiertas con cadenas orgánicas compatibles con el organogelador. Por un lado, se utilizó un monómero PEO con grupos epoxi en los extremos, los cuales permitirían unir covalentemente las NPs en la red tridimensional del gelador. Por otro lado, la utilización de un recubrimiento con estructura química análoga a la del gelador, que contiene uniones (β-hidroxiéster) similares a las uniones presentes en el gelador.Los organogeladores obtenidos se caracterizaron por espectroscopía infrarroja (FTIR), calorimetría diferencial de barrido (DSC), cromatografía de exclusión por tamaños (SEC). Mediante el ensayo de tubo invertido, se evaluó la capacidad de los organogeles de gelar diferentes líquidos (figura 1). Actualmente se está trabajando en la caracterización de los organogeles modificados con las diferentes NPs preparadas y en el análisis de sus propiedades fototérmicas.