A procura por sistemas fiáveis de armazenamento de energia térmica (TES) é essencial para permitir a integração em larga escala de energias renováveis e reduzir as emissões industriais de carbono. Existe um interesse crescente em materiais de armazenamento de calor latente, como os materiais de mudança de fase (PCMs), devido à sua capacidade de absorver e libertar calor durante as mudanças de fase. No entanto, os materiais TES atuais apresentam baixa condutividade térmica, instabilidade a altas temperaturas e degradação do desempenho após ciclos térmicos repetidos.
Este projeto propõe o desenvolvimento de materiais TES avançados baseados em estruturas híbridas que combinam o óxido de gálio (Ga₂O₃), um material quimicamente e termicamente estável com larga banda proibida, com MXene bidimensional de elevada condutividade. O objetivo é produzir um nanocompósito híbrido e incorporá-lo em sais fundidos para desenvolver um PCM com maior condutividade térmica, maior calor latente e melhor estabilidade estrutural durante ciclos térmicos prolongados.
Serão utilizadas técnicas avançadas de caracterização de materiais (XRD, SEM, TEM, XPS, Raman e FTIR) e ensaios térmicos (DSC, TGA e LFA) para compreender a estrutura, a estabilidade térmica, o comportamento de degradação, bem como obter informação sobre a dispersão de nanopartículas, estabilidade coloidal e potenciais tendências de aglomeração no interior do sal fundido.
Serão desenvolvidos protótipos de sistemas TES que integrem os materiais híbridos e estes serão submetidos a rigorosos testes laboratoriais. Será criada uma bancada dedicada à síntese, processamento e integração destes materiais. Os sistemas experimentais irão avaliar a capacidade de armazenamento térmico, a condutividade térmica e a estabilidade em cenários reais de operação.
Os resultados esperados incluem sistemas TES com maior eficiência, estabilidade e desempenho, fundamentais para aplicações de alta temperatura em energias renováveis e processos industriais. A implementação bem-sucedida destes sistemas híbridos poderá revolucionar a tecnologia de armazenamento de energia térmica, oferecendo soluções escaláveis para os sistemas energéticos do futuro e promovendo o avanço de tecnologias energéticas sustentáveis.
