I ricercatori della Shanghai Polytechnic University hanno sviluppato un nuovo design per il PCM in grado di migliorare il trasferimento e la conservazione del calore, aprendo le porte ad una conversione fototermica ad alte prestazioni
(Rinnovabili.it) – Nuovi passi avanti per l’accumulo solare termico di lungo periodo. I progressi sono stati compiuti ancora una volta grazie ai materiali a cambiamento di fase (phase change material – PCM), sostanze che assorbono e rilasciano grandi quantità di calore “latente” quando attraversano un cambiamento del loro stato fisico.
Poco conosciuti dal grande pubblico, i PCM vantano già diverse applicazioni commerciali. Ma il mercato potenziale è ancora più ampio e va dalle batterie ai tessuti hi-tech passando per le grandi centrali elettriche e i sistemi di climatizzazione degli edifici. Una delle idee più promettenti? Impiegarli in impianti di riscaldamento e raffrescamento alimentati dall’energia solare. Negli ultimi anni, ad esempio, è stato dimostrato come un sistema di raffreddamento basato su materiali a cambiamento di fase e calore solare possa ridurre in maniera importante la temperatura ambiente. Ma la strada tra il laboratorio il mercato è ancora lunga. A livello pratico, infatti i PCM soffrono di perdite e problemi di corrosione, mostrando anche scarse proprietà di trasferimento del calore a causa della bassa conduttività termica.
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Per risolvere questi ostacoli tecnici, un approccio diffuso consiste nell’incapsulare tali materiali assieme a riempitivi ad alta conduttività in maniera da proteggerli dagli effetti di luce, calore, umidità e ossigeno e migliorare il trasferimento di calore. Gli ultimi progressi in questo campo arrivano da un gruppo di ricercatori della Shanghai Polytechnic University. Il team è riuscito a migliorare ulteriormente la conversione fototermica e la conduttività termica utilizzando una nuova ricetta per le loro microcapsule.
Nel dettaglio, i ricercatori hanno impiegato n-ottadecano (ODE) come nucleo PCM e un polistirene reticolato drogato con nanoparticelle di carburo di silicio come guscio esterno. Una volta messo alla prova, il materiale ha mostrato una conducibilità termica aumentata del 65,3%, (a 0,124 ± 0,005 W/ m•K) e un’efficienza di conversione fototermica del 54,91%.
Secondo il gruppo, il lavoro potrebbe fornire una solida base per ulteriori ricerche sui materiali con un’eccellente capacità di accumulo solare ed efficienza di conversione. Lo studio apre anche nuove porte all’applicazione pratica di microcapsule multifunzionali a cambiamento di fase. “Queste microcapsule possono avere potenziali applicazioni significative come materiali di accumulo in dispositivi a energia solare, apparecchiature intelligenti per l’isolamento termico ed edifici a risparmio energetico“, afferma il Prof. Jifen Wang della Shanghai Polytechnic University. Lo studio è stato pubblicato il 29 settembre 2022 sulla rivista Energy Storage and Saving (testo in inglese).
