Investigadores del Departamento de Ingeniería Química y del Centro de Investigación en Tecnología de Productos y Procesos Químicos (Pro2TecS) de la Universidad de Huelva (UHU) han desarrollado un fluido de almacenamiento térmico diseñado para conservar calor y utilizarlo posteriormente en instalaciones solares térmicas, sistemas de climatización o procesos industriales.
El nuevo material combina microgotas de parafina, una cera capaz de almacenar energía cuando se funde, con nanopartículas de sílice, que mantienen estable la mezcla y evitan que las gotas se agrupen.
Más eficiente que los fluidos tradicionales
La principal innovación del trabajo reside en que el material no utiliza agua como fluido base, una limitación habitual en este tipo de sistemas de almacenamiento de calor.
Al sustituir el agua por polietilenglicol 400, el nuevo fluido puede trabajar a temperaturas más elevadas, ampliando sus posibles aplicaciones industriales y energéticas.
Además, el equipo ha sustituido los estabilizantes químicos convencionales por nanopartículas de sílice, que rodean cada microgota de parafina formando una barrera física que mantiene estable la emulsión mediante una técnica conocida como emulsión Pickering.
Cómo consigue almacenar más calor
A diferencia de un fluido convencional, que únicamente almacena energía al aumentar su temperatura, este nuevo material incorpora un segundo mecanismo de almacenamiento.
Cuando recibe calor, la parafina cambia de estado sólido a líquido, absorbiendo una gran cantidad de energía. Posteriormente, cuando la temperatura desciende, vuelve a solidificarse y libera ese calor almacenado.
Gracias a este proceso, el sistema puede almacenar una mayor cantidad de energía térmica que un fluido basado únicamente en agua.
Pensado para la energía solar y la industria
Aunque el desarrollo todavía se encuentra en fase experimental, los investigadores consideran que el nuevo material podría utilizarse en depósitos de energía solar térmica, procesos industriales que generan calor residual, sistemas de climatización de edificios o incluso en el transporte y conservación de alimentos sensibles a los cambios de temperatura.
Los investigadores recuerdan que, a diferencia de los paneles fotovoltaicos, las instalaciones de energía solar térmica aprovechan la radiación solar para calentar un fluido que posteriormente almacena esa energía en depósitos aislados para utilizarla cuando sea necesario.
Este nuevo fluido podría sustituir a los materiales tradicionales empleados en esos circuitos, incrementando la capacidad de almacenamiento energético.
Una emulsión más estable y preparada para un uso continuado
El estudio, publicado en la revista Thermal Science and Engineering Progress, analizó cómo influye la cantidad de nanopartículas de sílice en la estabilidad del material y en su capacidad para mantener sus propiedades tras numerosos ciclos de calentamiento y enfriamiento.
«Queríamos comprobar que el material conservaba sus propiedades tras un uso continuado», explica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Huelva Sebastián Sanabria.
Los ensayos demostraron que, cuanto mayor era la concentración de sílice, más pequeñas resultaban las microgotas de parafina y mayor era la estabilidad del fluido, un aspecto esencial para su utilización en tuberías, depósitos y circuitos térmicos.
Además, después de repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento, las microgotas recuperaban su forma y permanecían distribuidas uniformemente. «Esto indica que el sistema puede utilizarse de forma repetida sin perder eficacia», señala Sanabria.
El siguiente paso: probar la tecnología fuera del laboratorio
La capacidad de almacenamiento térmico obtenida es comparable a la de otros materiales basados en parafina, pero el nuevo fluido ofrece una ventaja diferencial: funciona en un intervalo de temperaturas más amplio al no utilizar agua como base.
El siguiente paso consistirá en ensayar el material en una planta piloto de la Universidad de Huelva, donde el equipo evaluará su comportamiento en condiciones próximas a las de una instalación real. El objetivo es desarrollar nuevas soluciones que mejoren la eficiencia energética, optimicen el aprovechamiento del calor y contribuyan a reducir el consumo de combustibles fósiles.
