Descubrimiento de hidratos de sal para el almacenamiento de energía térmica

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Química computacional

Sus antecedentes:

• El almacenamiento de energía térmica (TES) es crucial para mejorar la eficiencia de las aplicaciones, pero se enfrenta a desafíos de despliegue.
• El rendimiento de los sistemas TES depende en gran medida de la densidad energética de los materiales de almacenamiento.
• Los hidratos de sal son prometedores para el almacenamiento de energía termoquímica debido a su alta densidad de energía y reversibilidad, sin embargo, pocos se caracterizan.

Objetivo del estudio:

• Predecir las propiedades de hipotéticos hidratos de sal para aplicaciones TES.
• Identificar nuevas composiciones de hidratos de sal con densidades de energía superiores y estabilidad termodinámica.
• Desarrollar directrices de diseño para mejorar la densidad energética del hidrato de sal.

Principales métodos:

• Utilizó cálculos de la teoría funcional de alta densidad de rendimiento (DFT) para predecir las propiedades de 5292 hipotéticos hidratos de sal.
• Densidades de energía evaluadas, temperaturas de giro y estabilidades termodinámicas.
• Desarrollo de modelos de aprendizaje automático para la termodinámica de hidratos de sal.

Principales resultados:

• Identificados materiales estables de TES, incluidos los hidratos de CaF2, VF2 y CoF3, con altas densidades de energía y temperaturas de funcionamiento adecuadas.
• Se ha demostrado el rendimiento de estos nuevos hidratos en un modelo de sistema TES solar térmico.
• Reglas de diseño establecidas para maximizar la densidad energética del hidrato de sal.

Conclusiones:

• Se han descubierto nuevos hidratos de sal de alto rendimiento para el almacenamiento de energía térmica.
• Proporcionó un marco computacional y principios de diseño para acelerar el desarrollo de materiales TES.
• Se espera que fomente una implementación más amplia de los sistemas TES a través de materiales mejorados.