Análisis del comportamiento de materiales para el almacenamiento de energía térmica solar mediante cambio de fase

Abstract

En esta investigación se estudió el comportamiento térmico de cuatro materiales para su posible utilización en el almacenamiento de energía térmica solar. Tres de estos materiales son sales hidratadas de origen inorgánico (Cloruro de magnesio hexahidratado, Sulfato de sodio decahidratado y el Tiosulfato de sodio pentahidratado) y una sustancia de origen orgánico orgánica (parafina para la fabricación de velas). Se realizaron estudios de análisis térmico diferencial (DTA) y un primer ciclo de fusión - solidificación para cada uno de los materiales estudiados con el fin de caracterizar térmicamente estos materiales. Con estos datos se calculó la energía almacenada en los materiales, además se prepararon 3 mezclas de sales a diferentes porcentajes de cloruro de magnesio hexahidratado y sulfato de sodio decahidratado; los materiales empleados y mezclas desarrolladas fueron sometidos a 150 ciclos de solidificación - fusión con el fin de monitorear la evolución de la temperatura y detectar algún cambio significativo entre los diferentes ciclos de solidificación – fusión para cada uno de estos materiales estudiados; así mismo se implementó una estrategia experimental que permitió la captación y almacenamiento de energía térmica solar con materiales de cambio de fase empleando como sustancia almacenadora de energía la parafina de uso común, el cual permite monitorear tanto la temperatura del material como la del agua.

Abstract: In this research was studied the thermal behavior of four materials for their possible use in the storage of solar thermal energy. Three of these materials are hydrated salts of inorganic origin (magnesium chloride hexahydrate, sodium sulphate decahydrate and sodium thiosulfate pentahydrate) and a materials of organic organic origin (paraffin for the manufacture of candles). Studies were conducted of differential thermal analysis (DTA) and a first cycle of melting – solidification for each of the materials studied in order to characterize these materials thermally. With these data the energy stored in the materials was calculated, in addition 3 salt mixtures were prepared at different percentages of magnesium chloride hexahydrate and sodium sulfate decahydrate; The materials used and developed mixtures were subjected to 150 solidification - fusion cycles in order to monitor the evolution of the temperature and detect some significant change between the different solidification - melting cycles for each of these materials studied; also implemented an experimentals strategy that allowed the capture an storage of solar heat energy with phase chage materials.