En gran parte del mundo en desarrollo, las personas tienen abundante calor del sol durante el día, pero la mayoría de la cocción se realiza más tarde en la noche cuando el sol se pone, usando combustible, como madera, cepillo o estiércol quese recolecta con tiempo y esfuerzo significativos.
Ahora, un nuevo compuesto químico desarrollado por investigadores del MIT podría proporcionar una alternativa. Podría usarse para almacenar el calor del sol o de cualquier otra fuente durante el día en una especie de batería térmica, y podría liberar el calor cuando sea necesario, por ejemplo para cocinar o calentar después del anochecer.
Un enfoque común para el almacenamiento térmico es utilizar lo que se conoce como material de cambio de fase PCM, donde el calor de entrada derrite el material y su cambio de fase, de sólido a líquido, almacena energía. Cuando el PCM se enfríaPor debajo de su punto de fusión, se convierte de nuevo en un sólido, en cuyo punto la energía almacenada se libera como calor. Hay muchos ejemplos de estos materiales, incluidas ceras o ácidos grasos utilizados para aplicaciones de baja temperatura y sales fundidas utilizadas a altas temperaturas.temperaturas, pero todos los PCM actuales requieren una gran cantidad de aislamiento, y pasan a través de esa temperatura de cambio de fase sin control, perdiendo su calor almacenado con relativa rapidez.
En cambio, el nuevo sistema utiliza interruptores moleculares que cambian de forma en respuesta a la luz; cuando se integra en el PCM, la temperatura de cambio de fase del material híbrido se puede ajustar con luz, lo que permite mantener la energía térmica del cambio de faseincluso muy por debajo del punto de fusión del material original.
Los nuevos hallazgos, por los postdocs del MIT Grace Han y Huashan Li y el profesor Jeffrey Grossman, se informan esta semana en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
"El problema con la energía térmica es que es difícil retenerla", explica Grossman. Así que su equipo desarrolló lo que son esencialmente complementos para los materiales de cambio de fase tradicionales, o "pequeñas moléculas que experimentan un cambio estructural cuando la luz brilla"El truco consistía en encontrar una forma de integrar estas moléculas con materiales PCM convencionales para liberar la energía almacenada como calor, bajo demanda". Hay tantas aplicaciones en las que sería útil almacenar energía térmica de una manera que le permitaactivarlo cuando sea necesario ", dice.
Los investigadores lograron esto combinando los ácidos grasos con un compuesto orgánico que responde a un pulso de luz. Con esta disposición, el componente sensible a la luz altera las propiedades térmicas del otro componente, que almacena y libera su energía. El híbridoel material se derrite cuando se calienta, y después de exponerse a la luz ultravioleta, permanece derretido incluso cuando se enfría nuevamente. Luego, cuando se activa por otro pulso de luz, el material se resuelve y devuelve la energía térmica de cambio de fase.
"Al integrar una molécula activada por la luz en la imagen tradicional del calor latente, agregamos un nuevo tipo de perilla de control para propiedades como la fusión, la solidificación y el sobreenfriamiento", dice Grossman, quien es Morton and Claire Goulder and FamilyProfesor de Sistemas Ambientales y profesor de ciencia e ingeniería de materiales.
El sistema podría hacer uso de cualquier fuente de calor, no solo solar, dice Han. "La disponibilidad de calor residual es generalizada, desde procesos industriales hasta calor solar e incluso el calor que sale de los vehículos, y generalmente es solodesperdiciado ". Aprovechar algunos de esos desechos podría proporcionar una forma de reciclar ese calor para aplicaciones útiles.
"Lo que estamos haciendo técnicamente", explica Han, "es instalar una nueva barrera de energía, por lo que el calor almacenado no se puede liberar de inmediato". En su forma almacenada químicamente, la energía puede permanecer durante largos períodos hasta que se active el disparador ópticoEn sus versiones iniciales de laboratorio a pequeña escala, mostraron que el calor almacenado puede permanecer estable durante al menos 10 horas, mientras que un dispositivo de tamaño similar que almacena el calor directamente lo disiparía en unos pocos minutos. Y "no hay una razón fundamental por la que puedaNo se sintonice para ir más alto ", dice Han.
En el sistema de prueba de concepto inicial "el cambio de temperatura o el sobreenfriamiento que logramos para este material de almacenamiento térmico puede ser de hasta 10 grados C 18 F, y esperamos poder subir más", dice Grossman.
Ya en esta versión, "la densidad de energía es bastante significativa, a pesar de que estamos usando un material de cambio de fase convencional", dice Han. El material puede almacenar alrededor de 200 julios por gramo, lo que dice que es "muy buenopara cualquier material orgánico de cambio de fase. "Y ya" la gente ha mostrado interés en usar esto para cocinar en la India rural ", dice. Dichos sistemas también podrían usarse para secar cultivos agrícolas o para calentar espacios.
"Nuestro interés en este trabajo fue mostrar una prueba de concepto", dice Grossman, "pero creemos que existe un gran potencial para usar materiales activados por la luz para secuestrar las propiedades de almacenamiento térmico de los materiales de cambio de fase".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :