Traducido por Brenda Moreno Espinosa
Un nuevo sistema similar a una batería puede almacenar calor y luego liberarlo cuando se expone a la luz. Podría conducir a dispositivos que puedan almacenar el calor del sol durante el día para usarlo de noche para cocinar o calentar, o que pueda capturar el calor residual de los automóviles y las máquinas industriales.
Esta tecnología, anunciada en la revista Nature Communications, reduciría el uso de energía y las emisiones de carbono. Y en el mundo desarrollado, evitaría la quema de combustibles como la madera y el estiércol, cuyo humo representa un peligro para la salud.
En el corazón del nuevo sistema de almacenamiento de calor se encuentran materiales de cambio de fase. Estos materiales (ciertas aleaciones metálicas, sales fundidas y ácidos grasos) se derriten cuando absorben calor y este cambio de energía sólida a líquida almacena energía. Cuando se enfrían y vuelven a ser sólidos, liberan energía.
Los materiales de cambio de fase ya se usan para hacer sistemas de almacenamiento térmico. Sin embargo, el almacenamiento a largo plazo es un desafío ya que los materiales tienden a perder gradualmente su calor en los ambientes más fríos. Por lo tanto, requieren capas de aislamiento y embalaje complejas y costosas, además de que la liberación de calor es difícil de controlar.
Para lograr un sistema controlado de liberación de calor, los científicos e ingenieros de materiales del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) combinaron un material de cambio de fase convencional, un ácido graso, con un compuesto orgánico llamado azobenceno. Es sabido que el azobenceno cambia su estructura molecular cuando se expone a la luz: tiene una forma cuando se activa con luz ultravioleta (UV) y cambia a una forma diferente bajo luz visible.
El material híbrido se derrite cuando se calienta y permanece en este estado bajo luz ultravioleta incluso cuando se enfría. Se solidifica y libera calor solo cuando se expone a la luz visible.
Pequeñas muestras del material probado en el laboratorio mantuvieron el calor por más de 10 horas. Los materiales convencionales perdían calor en minutos.
Un práctico dispositivo de almacenamiento de calor basado en el material sería un contenedor con ventanas y cubiertas necesarias para la absorción controlada de la luz y el almacenamiento en la oscuridad, prevén los investigadores. Un intercambiador de calor transferiría calor al material híbrido, y una lámpara UV separada activaría el proceso de cambio de forma del azobenceno.
El contenedor se mantendría a temperatura ambiente con las cubiertas cerradas para su almacenamiento. Para activar la liberación de calor, las cubiertas se abrirían para exponer el compuesto líquido a luz ambiental o luz LED azul para una liberación más rápida.
Fuente: Grace G. D. Han, Huashan Li y Jeffrey C. Grossman. Almacenamiento y liberación de energía térmica a largo plazo con control óptico en materiales de cambio de fase. Nature Communications. 2017.
Foto: Andy Armstrong, Flickr