La demanda de sistemas fiables de almacenamiento de energía térmica (TES) es esencial para permitir la integración a gran escala de energías renovables y reducir las emisiones industriales de carbono. Existe un creciente interés en materiales de almacenamiento de calor latente, como los materiales de cambio de fase (PCMs), debido a su capacidad para absorber y liberar calor durante los cambios de fase. Sin embargo, los materiales TES actuales presentan baja conductividad térmica, inestabilidad a altas temperaturas y degradación del rendimiento tras ciclos térmicos repetidos.
Este proyecto propone el desarrollo de materiales TES avanzados basados en estructuras híbridas que combinan el óxido de galio (Ga₂O₃), un material químicamente y térmicamente estable con una amplia banda prohibida, con MXene bidimensional de alta conductividad. El objetivo es fabricar un nanocompuesto híbrido e incorporarlo en sales fundidas para desarrollar un PCM con mayor conductividad térmica, mayor calor latente y mejor estabilidad estructural durante ciclos térmicos prolongados.
Se emplearán técnicas avanzadas de caracterización de materiales (XRD, SEM, TEM, XPS, Raman y FTIR) y ensayos térmicos (DSC, TGA y LFA) para comprender la estructura, la estabilidad térmica, el comportamiento de degradación, así como obtener información sobre la dispersión de nanopartículas, la estabilidad coloidal y las posibles tendencias de aglomeración dentro de la sal fundida.
Se desarrollarán prototipos de sistemas TES que incorporen los materiales híbridos y se someterán a rigurosos ensayos a escala de laboratorio. Se establecerá un banco de trabajo específico para la síntesis, el procesado y la integración de estos materiales. Los sistemas experimentales evaluarán la capacidad de almacenamiento térmico, la conductividad térmica y la estabilidad en condiciones reales de operación.
Los resultados esperados incluyen sistemas TES con mayor eficiencia, estabilidad y rendimiento, fundamentales para aplicaciones de alta temperatura en energías renovables y procesos industriales. La implementación exitosa de estos sistemas híbridos podría revolucionar la tecnología de almacenamiento de energía térmica, ofreciendo soluciones escalables para los sistemas energéticos del futuro y favoreciendo el avance de tecnologías energéticas sostenibles.
