Diseño computacional de alcoholes de azúcar no naturales para aumentar la densidad de almacenamiento térmico: más...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química computacional
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• La gestión eficaz de la energía térmica es crucial para las sociedades de ahorro de energía, que requieren materiales capaces de almacenar grandes cantidades de energía térmica.
• Los alcoholes de azúcar son candidatos prometedores para los materiales de cambio de fase (PCM) debido a su alta densidad de almacenamiento térmico.

Objetivo del estudio:

• Diseñar de forma computacional nuevos alcoholes de azúcar no naturales con propiedades de almacenamiento térmico mejoradas.
• Para predecir la densidad de almacenamiento térmico de estas moléculas diseñadas como un paso hacia el desarrollo de PCM de alto rendimiento.

Principales métodos:

• En diseño molecular de silicio de alcoholes de azúcar no naturales siguiendo directrices específicas (espina dorsal lineal, grupos OH separados, incluso átomos de carbono).
• Predicción de las estructuras cristalinas mediante búsqueda aleatoria y cálculos basados en los primeros principios.
• Simulaciones moleculares para determinar la densidad de almacenamiento térmico.

Principales resultados:

• Los alcoholes de azúcar no naturales diseñados presentan densidades de almacenamiento térmico previstas de aproximadamente 450-500 kJ/kg.
• Esto es significativamente más alto que el máximo típico de ~350 kJ/kg para los PCM orgánicos conocidos.
• La distorsión molecular y las energías de van der Waals se identificaron como factores importantes para aumentar la densidad de almacenamiento térmico en cristales con enlace H.

Conclusiones:

• Los alcoholes de azúcar no naturales diseñados por computación demuestran un potencial superior para el almacenamiento de energía térmica.
• La selección de isómeros es crítica para optimizar la densidad de almacenamiento térmico en estos materiales.
• Este estudio pone de relieve la importancia de considerar múltiples factores energéticos más allá de la electrostática para los PCM de alto rendimiento.