Development of a New Method for Synthesizing HITEC Salt-Based Alumina Nanofluids

Desarrollo de un nuevo método de síntesis de nanofluidos de alúmina a base de sal HITEC

Este estudio presenta un nuevo método de dos pasos para sintetizar nanofluidos basados en sales fundidas sustituyendo el agua por butanol y utilizando un molino de alta energía Emax para garantizar una buena estabilidad y homogeneidad. Se seleccionó la sal fundida comercial HITEC como fluido base y se utilizaron nanopartículas de alúmina (tamaño nominal de 5,1 nm) como aditivo en tres proporciones diferentes: 0,5, 1,0 y 1,5 % en peso. La capacidad calorífica específica se evaluó mediante dos métodos diferentes: calorimetría diferencial de barrido (DSC) y calorimetría diferencial de barrido modulada (MDSC). Según la evaluación por MDSC, se consiguió un incremento de hasta el 4,27% en la capacidad calorífica específica con 1,0 % en peso de nanopartículas de alúmina en comparación con la sal bruta, sin afectar al punto de fusión ni a la estabilidad térmica de la sal. Este comportamiento puede estar relacionado con la buena distribución de las nanopartículas en la sal. Sin embargo, no se observó ninguna mejora significativa en la capacidad calorífica específica del nanofluido cuando se aplicó el método DSC estándar. Este comportamiento puede deberse a la diferente sensibilidad de ambos métodos a pequeños cambios en la muestra, siendo la MDSC la técnica más sensible, ya que establece la contribución de las dos fases que componen el nanofluido: la sal fundida como fluido base y las nanopartículas sólidas. Del mismo modo, la velocidad de calentamiento utilizada en cada una de las técnicas puede influir en la sensibilidad a la hora de determinar cambios en los nanofluidos.

INTRODUCCIÓN

Debido a la escasez mundial de energía y a la inestabilidad del suministro energético, así como a la preocupación por la contaminación medioambiental, las energías renovables han atraído la atención de los investigadores como forma de obtener fuentes de energía sostenibles. La energía solar térmica de concentración (ESTC) destaca entre las energías renovables que se han estudiado gracias a su avanzado desarrollo y a su producción anual, que alcanzará los 6,2 GW en 2020 (REN21, 2021). Sin embargo, como consecuencia de la intermitencia del sol, es necesario utilizar un sistema de almacenamiento rentable con el que sea posible aumentar la eficiencia y conservación de la energía, así como la competitividad de la ESTC frente a las fuentes tradicionales. Para mejorar los ciclos termodinámicos de la energía solar térmica, se ha sustituido el uso de fluidos de transferencia de calor (HTF) basados en sustancias orgánicas como aceites por el uso de sales fundidas como nitratos y nitritos, dada su alta estabilidad térmica, baja presión de vapor, inercia química, disponibilidad y rentabilidad. Sin embargo, estas sales tienen una baja capacidad calorífica específica y una baja conductividad térmica, por lo que siguen siendo objeto de estudio (Serrano-López et al., 2013).