{"id":134445,"date":"2020-07-03T14:04:21","date_gmt":"2020-07-03T13:04:21","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134445"},"modified":"2020-07-03T14:04:21","modified_gmt":"2020-07-03T13:04:21","slug":"perovskitas-redox-para-el-almacenamiento-de-calor-solar-a-alta-temperatura-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2020\/07\/03\/134445","title":{"rendered":"Perovskitas redox para el almacenamiento de calor solar a alta temperatura"},"content":{"rendered":"

Autores:\u00a0Emanuela Mastrornardo y Juan M. Coronado (Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica, CSIC)<\/strong><\/p>\n

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La energ\u00eda solar, al ser un recurso accesible y b\u00e1sicamente ilimitado, es una fuente de energ\u00eda renovable muy atractiva, que se puede convertir en electricidad mediante distintas tecnolog\u00edas, entre las que se incluyen las plantas de energ\u00eda solar de concentraci\u00f3n (CSP por su acr\u00f3nimo en ingl\u00e9s). Sin embargo, la naturaleza diurna de la luz solar y su variabilidad con el tiempo atmosf\u00e9rico imponen un l\u00edmite importante al rendimiento de esta tecnolog\u00eda. Por tanto, para su desarrollo futuro, las plantas de CSP necesitan ser acopladas con un sistema de almacenamiento de energ\u00eda econ\u00f3mico y eficiente, cuyo desarrollo podr\u00eda facilitar una mayor expansi\u00f3n de la producci\u00f3n de este tipo de energ\u00edas renovable. Con este prop\u00f3sito, los sistemas de almacenamiento termoqu\u00edmico (TCS) resultan particularmente atractivos para operar plantas CSP a altas temperaturas, ya que pueden almacenar directamente el calor solar y reutilizarlo en los periodos nocturnos o de baja irradiaci\u00f3n, permitiendo la generaci\u00f3n de electricidad en continuo. Para avanzar en el desarrollo de esta tecnolog\u00eda proyecto SESPer (Marie Sklodowska-Curie grant, 746167), desarrollado en colaboraci\u00f3n entre la Universidad Northwestern de Estados Unidos y el Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica (ICP) del CSIC, tiene como objetivo el desarrollo de mejores materiales para el almacenamiento t\u00e9rmico. Para ello se propone desarrollar la metodolog\u00eda para una determinaci\u00f3n precisa de sus propiedades termodin\u00e1micas, y realizar ensayos de intercambio de calor, inicialmente en condiciones de laboratorio y posteriormente en condiciones m\u00e1s realistas, que permitan acercar el desarrollo\u00a0de esta tecnolog\u00eda a un nivel m\u00e1s pr\u00f3ximo a la escala comercial de las futuras plantas CSP.<\/span><\/p>\n

Los \u00f3xidos de tipo perovskita (con f\u00f3rmula general ABO3<\/sub>) resultan especialmente interesantes como posibles candidatos para los sistemas TCS. Estos materiales presentan la capacidad de liberar o absorber ox\u00edgeno de forma continua dentro de un rango de temperatura muy amplio, a trav\u00e9s de un proceso de creaci\u00f3n\/destrucci\u00f3n de vacantes de ox\u00edgeno en la red cristalina. El principio de operaci\u00f3n de un sistema TCS basado en perovskitas se fundamenta en la siguiente reacci\u00f3n:<\/span><\/p>\n

ABO3<\/sub> (s) \u2194 ABO3-<\/sub>\u03b4 <\/sub>(s) + \u03b4\/2 O2<\/sub> (g) \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0<\/span><\/p>\n

La liberaci\u00f3n de una cantidad de ox\u00edgeno (reducci\u00f3n), al ser endot\u00e9rmica, constituye la etapa de almacenamiento de calor, mientras que el proceso inverso de oxidaci\u00f3n genera calor cuando es necesario. La cantidad de ox\u00edgeno que es intercambiable de manera reversible, \u03b4, es una funci\u00f3n de la temperatura y la presi\u00f3n parcial de ox\u00edgeno, que son par\u00e1metros que se pueden controlar durante el funcionamiento de la planta. Una de las caracter\u00edsticas m\u00e1s interesantes de estos \u00f3xidos mixtos es que los metales A y B pueden ser f\u00e1cilmente reemplazados por elementos similares, sin sufrir ning\u00fan cambio de fase. Esto significa que, modificando la composici\u00f3n qu\u00edmica, el material puede presentar una amplia gama de comportamientos, y en concreto permite modular el grado de reducci\u00f3n que es posible alcanzar. Sin embargo, muchos de los tipos de perovskita estudiados hasta ahora contienen elementos de tierras raras, lo que incrementa su coste y dificulta su utilizaci\u00f3n a gran escala. Por ello el objetivo general del proyecto SESPer es estudiar perovskitas que contengan elementos m\u00e1s abundantes en la corteza terrestre (fundamentalmente Ca, Fe, y Mn) para identificar la perovskita de composici\u00f3n m\u00e1s adecuada para el almacenamiento t\u00e9rmico y llevar a cabo un estudio termodin\u00e1mico integral que permite la evaluaci\u00f3n precisa de la capacidad de almacenamiento de calor.<\/span><\/p>\n

Referencias<\/strong><\/p>\n

E. Mastronardo, X. Qian, J. M. Coronado, S. M. Haile, The favourable thermodynamic properties of Fe-doped CaMnO3<\/sub> for thermochemical heat storage J. Mater. Chem. A, (2020),8, 8503-8517. https:\/\/doi.org\/10.1039\/D0TA02031A<\/a><\/p>\n

http:\/\/sesperproject.blogspot.com\/p\/project-description.html<\/a><\/p>\n

Contacto<\/strong><\/p>\n

Juan M. \u00a0Coronado, Investigador del Grupo CSIC-ECI del Programa ACES2030-CM.<\/p>\n

Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero \u00c1lvarez. IMDEA Energ\u00eda<\/p>\n

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