Rendimiento mejorado para el almacenamiento de energía y la gestión térmica

Comenzamos seleccionando PCMs sostenibles, priorizando un alto calor latente, la rentabilidad y temperaturas de fusión específicas de la aplicación, con parafina y PEG como sustancias modelo.

Para mejorar la seguridad contra el fuego y la retención de PCM, exploramos múltiples estrategias de funcionalización de aerogeles, incluyendo el recubrimiento de quitosano/ácido fítico (PA) y el recubrimiento por inmersión de alginato de calcio. Además, investigamos un método de fabricación asistido por alginato de sodio para crear aerogeles de PLA inherentemente retardantes de llama y comparamos su eficiencia con las técnicas de recubrimiento por inmersión.

Para asegurar una encapsulación efectiva de PCM, utilizamos tecnologías de impregnación al vacío, permitiendo una penetración profunda de los PCMs en la matriz del aerogel para una mayor estabilidad, prevención de fugas y una eficiencia de cambio de fase mejorada. Además, integramos estructuras metálicas, cerámicas y poliméricas para reforzar los aerogeles, mejorando su resistencia mecánica mientras mantenemos una regulación térmica eficiente. En todos los enfoques, evaluamos sistemáticamente la capacidad de carga de PCM, el rendimiento del cambio de fase, la estabilidad térmica, las propiedades mecánicas y la resistencia al fuego utilizando técnicas de caracterización avanzadas.

Esta metodología integral tiene como objetivo desarrollar PCMs ecológicos de nueva generación para aplicaciones en construcción sostenible, gestión térmica y materiales energéticamente eficientes.

Fig. Ejemplo de aplicación para los productos PCM obtenidos.

Este estudio demuestra las aplicaciones prácticas de los compuestos PCM multifuncionales y de alto rendimiento, particularmente los PCMs basados en aerogeles de PLA, en áreas críticas como el almacenamiento de energía solar térmica, la gestión térmica de dispositivos electrónicos y los edificios energéticamente eficientes.

Estos compuestos mejoran la utilización de la energía solar al abordar la baja eficiencia de conversión y las fluctuaciones diurnas, reduciendo así los costes eléctricos. En la electrónica, previenen el sobrecalentamiento, mejorando la eficiencia y prolongando la vida útil de componentes como CPUs, GPUs, SSDs y dispositivos móviles.

En el sector de la construcción, contribuyen al ahorro de energía optimizando la calefacción y la refrigeración al tiempo que mejoran la resistencia al fuego, lo que los hace adecuados para su integración en cimientos, paredes, techos y tejados. En última instancia, este trabajo representa un avance clave hacia la comercialización de PCMs basados en aerogeles de PLA, desbloqueando su potencial para la captación de energía sostenible, la regulación térmica y la conservación de energía.

Visión general de los objetivos de ADVPCM: Paso I, Materiales de cambio de fase (PCMs) orgánicos de base biológica; Paso II, Encapsulación/Funcionalización avanzada; Paso III, ilustración de tres casos de aplicación típicos.