{"id":134893,"date":"2021-07-12T09:00:21","date_gmt":"2021-07-12T08:00:21","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=134893"},"modified":"2021-07-12T09:01:13","modified_gmt":"2021-07-12T08:01:13","slug":"la-importancia-de-la-entropia-para-el-almacenamiento-termoquimico-de-calor-en-perovskitas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2021\/07\/12\/134893","title":{"rendered":"La importancia de la entrop\u00eda para el almacenamiento termoqu\u00edmico de calor en perovskitas"},"content":{"rendered":"

Autor:\u00a0Juan M. Coronado<\/strong><\/p>\n

Las perovskitas son compuestos que responden a la formula general ABX3<\/sub> y presentan una estructura cristalina caracter\u00edstica. Actualmente son uno de los tipos de materiales que est\u00e1n atrayendo un mayor inter\u00e9s en la en campo de la energ\u00eda solar. En concreto las perovskitas h\u00edbridas organo-inorg\u00e1nicos, como por ejemplo (CH3<\/sub>NH3<\/sub>+<\/sup>)PbI3<\/sub>, est\u00e1n generando una aut\u00e9nticarevoluci\u00f3n en el campo de las celdas fotovoltaicas, debido a su elevada eficiencia y a que su s\u00edntesis se lleva a cabo a baja temperatura. Mucho menos conocida es la investigaci\u00f3n de \u00f3xidos redox, tambi\u00e9n con estructura perovskita, ABO3,<\/sub> pero cuya composici\u00f3n es puramente inorg\u00e1nica, para su utilizaci\u00f3n como medio de almacenamiento termoqu\u00edmico de calor solar. Sin embargo, estos materiales est\u00e1n cobrando una importancia creciente en el \u00e1mbito de la energ\u00eda termosolar de concentraci\u00f3n (abreviada como CSP).<\/span><\/p>\n

El almacenamiento t\u00e9rmico a<\/span><\/a> alta temperatura permite seguir generando electricidad despu\u00e9s de la puesta de sol en las plantas CSP. Recientemente, la perovskita CaMnO3<\/sub> se ha propuesto como un candidato prometedor para esta aplicaci\u00f3n. Este proceso aprovecha que este material libera ox\u00edgeno de manera reversible y r\u00e1pida en respuesta a los cambios en la presi\u00f3n parcial de ox\u00edgeno<\/span><\/a> (pO2<\/sub>) en el rango de temperatura de 800-1000 \u00b0 C. La energ\u00eda puesta en juego en estas reacciones permite acumular o producir calor (seg\u00fan el sentido de la reacci\u00f3n) en unas condiciones de operaci\u00f3n que se adaptan a las de una futura generaci\u00f3n las plantas CSP. Sin embargo, el CaMnO3<\/sub> es inestable y se descompone en condiciones de presi\u00f3n reducida (pO2<\/sub><0.008 atm) y temperatura elevada (\u2265 1100\u00b0C), limitando las posibilidades de su utilizaci\u00f3n. Como estrategia para modular el comportamiento termoqu\u00edmico de esta perovskita, en un estudio reciente de Mastronardo y colaboradores [1] se investig\u00f3 el efecto de la sustituci\u00f3n parcial (entre un 10 y un 30 %) de Ca por el elemento La. Los resultados obtenidos indican que las muestras que contienen La son m\u00e1s estables que el \u00f3xido inicial de CaMnO3<\/sub>, y no se descomponen hasta al menos 1200\u00b0C en presi\u00f3n reducida de ox\u00edgeno. Por tanto, empleando los materiales modificados con La es posible ampliar significativamente el intervalo de temperaturas de operaci\u00f3n. Experimentalmente se determin\u00f3 que la capacidad de almacenamiento de calor de Ca0.9<\/sub>La0.1<\/sub>MnO3<\/sub> (~ 265 kJ \/ kgABO3<\/sub>)es comparable a la del CaMnO3<\/sub> sin modificar, que a su vez es mucho mayor que la deCa0.7<\/sub>La0.3<\/sub>MnO3<\/sub> (~ 97 kJ \/ kgABO3<\/sub>). Estas diferencias entre las densidades de calor acumulado se pueden entender considerando la modificaci\u00f3n de las propiedades termodin\u00e1micas, fundamentalmente la entalp\u00eda y entrop\u00eda de reducci\u00f3n, inducida por la incorporaci\u00f3n de La. En la muestra con el 10 % de La, tanto la entalp\u00eda como la entrop\u00eda de la reacci\u00f3n aumentaron, mientras que ambas variables termodin\u00e1micas disminuyeron para el material con un 30 % de La. Aunque la entrop\u00eda no es un par\u00e1metro que se suela considerar a la hora de estimar la capacidad de almacenamiento termoqu\u00edmico de un material, este estudio evidencia que es una propiedad esencial. Esto es debido a que la extensi\u00f3n de la reacci\u00f3n de liberaci\u00f3n de O2<\/sub> depende directamente de esta variable termodin\u00e1mica. En consecuencia, los \u00f3xidos con elevada entrop\u00eda y una entalp\u00eda a de reducci\u00f3n moderada, son los m\u00e1s adecuados para las aplicaciones de almacenamiento de calor termoqu\u00edmico, ya que permiten alcanzar un compromiso entre el calor puesto en juego por mol de O2<\/sub> liberado y la extensi\u00f3n de reacci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Gr\u00e1fico reproducido de https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.est.2021.102793<\/a><\/em><\/p>\n

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

[1] E. Mastronardo, X. Qian, J. M. Coronado, S. M. Haile, Impact of La doping on the thermochemical heat storage properties of CaMnO3-\u03b4<\/sub>, Journal of Energy Storage, 40 (2021) 102793; https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.est.2021.102793<\/a>.<\/p>\n

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

Juan M. Coronado, Investigador del grupo CSIC-ECI del programa ACES2030-CM.<\/p>\n

Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero \u00c1lvarez. IMDEA Energ\u00eda<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor:\u00a0Juan M. Coronado Las perovskitas son compuestos que responden a la formula general ABX3 y presentan una estructura cristalina caracter\u00edstica. Actualmente son uno de los tipos de materiales que est\u00e1n atrayendo un mayor inter\u00e9s en la en campo de la energ\u00eda solar. En concreto las perovskitas h\u00edbridas organo-inorg\u00e1nicos, como por ejemplo (CH3NH3+)PbI3, est\u00e1n generando una aut\u00e9nticarevoluci\u00f3n en el campo de las celdas fotovoltaicas, debido a su elevada eficiencia y a que su s\u00edntesis se lleva a cabo a baja temperatura. Mucho menos conocida es la investigaci\u00f3n de \u00f3xidos redox, tambi\u00e9n con estructura perovskita, ABO3, pero cuya composici\u00f3n es puramente inorg\u00e1nica,\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[549,1],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134893"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=134893"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134893\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134898,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/134893\/revisions\/134898"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=134893"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=134893"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=134893"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}