El objetivo del presente proyecto ha sido el desarrollo de nanofluidos basados en sales fundidas para almacenamiento de energía térmica. Concretamente, se ha mejorado su capacidad de almacenamiento térmico mediante la adición de materiales de cambio de fase nanoencapsulados (NePCMs) metálicos, gracias a la contribución del calor latente de la fusión de los núcleos de las partículas. Los trabajos realizados, se han centrado en la mejora de sales de nitratos usadas actualmente en las centrales termosolares de concentración (CSP). Además, se ha abordado el futuro uso de sales de carbonatos de más alta temperatura. Con la mejora de los sistemas de almacenamiento de las centrales CSP, se contribuye a la consecución del Reto 3 Energía segura, eficiente y limpia, mediante el impulso de las energías renovables, la mejora de su eficiencia energética y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Los principales resultados, de la optimización de los NePCMs y los nanofluidos, son:
- Formulación de un modelo teórico, mediante el método de elementos finitos, para evaluar las tensiones mecánicas a las que está sometida la corteza de las nanopartículas, durante el cambio de fase.
- Desarrollo de una herramienta numérica combinando el método de elementos finitos y la técnica de Monte Carlo para predecir la probabilidad de fallo de la corteza y las variables que ejercen mayor influencia, siendo éstas el espesor de la corteza, la temperatura de fusión y el coeficiente de expansión.
- La síntesis de un segundo recubrimiento mediante la técnica de deposición de capa atómica permite crear nanorecubrimientos de espesor controlado que aumentan la resistencia mecánica, reducen la probabilidad de fallo y disminuyen la pérdida de entalpía durante el ciclado térmico hasta en un 5.9%.
- Se ha caracterizado un nanofluido basado en sal solar con nanopartículas de Al/Cu encapsuladas por su propio óxido, generado por pasivación durante el proceso de fabricación. Se ha demostrado la estabilidad del calor latente durante el ciclado térmico y un aumento de la capacidad de almacenamiento de hasta un 17.8%, al mismo tiempo que aumenta la conductividad térmica.
- Se ha desarrollado un sistema de medida de tamaño de partícula mediante DLS a alta temperatura para determinar la estabilidad coloidal de sales fundidas. Se ha observado que la estabilidad depende del método de preparación de las sales que, a su vez, influye en su comportamiento reológico. El método industrial de secado por atomización, proporciona una mayor estabilidad, pero con mayor viscosidad.
- La adición de NePCMs con doble recubrimiento proporciona un aumento de la capacidad de almacenamiento global de hasta un 9.5%, con respecto a los valores alcanzados solo con el recubrimiento de la capa de pasivación en NePCMs de estaño.