Síntesis de un almacenador de energía solar basado en materiales de cambio de fase modificados con nanopartículas metálicas

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

Mar del plata

Congreso; XX Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales, SAM 2022; 2022

Los materiales de cambio de fase (phase change materials, PCMs) presentan un elevado calor defusión y un estrecho intervalo en su temperatura de fusión. Estos materiales han encontradoaplicaciones en dispositivos de almacenamiento de energía, regulación de temperaturas enedificios, maquinaria y refrigeradores, liberación controlada de fármacos, sensores térmicos, yen el transporte y almacenamiento de productos sensibles a los cambios de temperatura como losmedicamentos [1]. Una de las propiedades deseadas para un PCM, además de un alto calor defusión, es una alta conductividad térmica. Una estrategia válida, para lograr el incremento de laconductividad térmica de un PCM, es la dispersión de nanoestructuras (Nanopartículas (NPs)metálicas o nanotubos de carbono) en el mismo.Las NPs metálicas exhiben efecto fototérmico, es decir, pueden liberar calor de manera eficientebajo una excitación óptica adecuada. Esto implica que pueden transformar la energía lumínica,absorbida por sus electrones libres de superficie, en energía vibracional de la red cristalina y enúltima instancia en calor que fluye al medio circundante. Dicho efecto es notorio debido a la granrelación superficie/volumen de las NPs.Cuando las NPs se encuentran contenidas en un PCM, el efecto fototérmico puede provocar lafusión de este y de esta manera la energía lumínica absorbida quedaría almacenada en forma decalor latente de fusión.Consecuentemente, el desarrollo de este nanomaterial, en el cual las NPs embebidas en laestructura de la red pueden actuar como antenas eficientes para mejorar la captación de calorproveniente de la radiación solar, resulta de vital interés debido a su potencial empleo como uneficiente colector de energía solar.En este trabajo, se sintetizó un PCM a partir de la reacción entre un ácido graso (ácido palmíticoC1 H O ) y una resina epoxi (diglicidil éter de bisfenol A, DGEBA). Esta reacción epoxi-ácido, 6 32 2catalizada por una amina terciaria, se lleva a cabo a 90oC completándose en 70-80 minutos [2]. Elproducto obtenido presenta un estrecho intervalo de fusión centrado en 32-33°C (Figura 1) y uncalor de fusión de 70 J/g, un valor aceptable para su uso como material de cambio de fase.Por otro lado, se prepararon nanopartículas de plata (NPs de Ag) mediante la reducción de una salde plata con polietilenglicol diglicidil éter (PEDGE, peso molecular 500 g/mol), el cual actúacomo solvente, reductor y estabilizante [3]. El espectro UV-Visible de las NPs de Ag resultantesmuestra una fuerte absorción de radiación en la región de 410 – 420 nm.Finalmente, el PCM obtenido se modificó mediante el agregado de las NPs de Ag, manteniendoel sistema a una temperatura a la cual se favorece la homogenización del mismo (50°C). Elproducto se transfirió a un recipiente adecuado y se enfrío a temperatura ambiente.