Laboratorio de Procesos Sustentables y Energía
Encargada de Laboratorio: Svetlana Ushak
Descripción
En el laboratorio se desarrolla una de las líneas de investigación de DIQUIMIN, relacionada con materiales y sistemas de almacenamiento térmico solar. El trabajo considera la caracterización y optimización de las propiedades de materiales para almacenamiento de energía térmica y el modelado de nuevos materiales en base a mezclas eutécticas y de sistemas. El énfasis se hace en la utilización de sales inorgánicas, abundantes en la zona Norte de Chile, y los desechos de minería no-metálica.
El grupo de investigadores tiene una amplia experiencia en trabajos con sistemas salinos en el ámbito de tres mecanismos de almacenamiento de energía térmica: sensible (SHS), latente (LHS) y termoquímico (TCS), avalada por más de 60 publicaciones internacionales, dirección y participación en proyectos Fondecyt, Fondap, Eranet-Lac y Horizon2020, numerosas presentaciones en congresos, asesorías a empresas del rubro de minería no-metálica y ERNC, entre otras: EOSOL New Energy S.A., Arbiodo, SQM, INERSUS Spa.
De la lista de materiales desarrollados se destacan:
a) en almacenamiento por calor sensible, mezclas de nitratos de sodio y potasio (sal solar) con sales litio, lo que mejora la estabilidad y amplía el rango de aplicación de sal solar y mezclas en base a carbonatos y cloruros.
b) entre los desechos de minería no metálica, el material destacado, tanto para almacenamiento por calor latente como termoquímico, es la bischofita (compuesta principalmente de MgCl2 · 6H2O). Este mineral natural ha sido estudiado desde la escala de laboratorio, hasta la escala industrial (200kg) y ha presentado valores de densidad de almacenamiento de energía similares al material sintético (MgCl2 · 6H2O), pero con un precio 3 veces más bajo.
El grupo de investigación posee desarrollos en los métodos de macro- y microencapsulamiento de LHS materiales en contenedores metálicos, plásticos y en base a óxido de silicio, así como en la optimización de las propiedades termofísicas de sales hidratadas mediante aditivos de agentes nucleantes y espesantes.
La aplicación final de nuevos/novedosos materiales depende del rango de operación del sistema de almacenamiento térmico.
Equipamiento e Instrumentos
-Calorímetro DSC 204 F1 PHOENIX marca NETZSCH, rango T -180 ° C a 650 ° C, velocidad de enfriamiento / calentamiento 0.001 a 200 K / min. Permite estudiar la estabilidad cíclica, calor específico y los calores de fusión y cristalización.
-Rotavapor BUCHI, modelo R-210 con regulación de vacío V-850, rango de presión (1400-0 mbar).
-Baño Termorregulado (Marca JEIOTECH, modelo RW3-1025P), cuyo rango de temperatura de trabajo es de -25 hasta 150 ° C y Marca LAUDA modelo ECO RE 420, tiene un rango de trabajo de -20 hasta 200 ° C). Usado principalmente para validación experimental de modelaciones termodinámicas y estudio de estabilidades cíclicas de mezclas eutécticas de materiales.
-Equipo de Análisis termogravimétrico simultaneo NETZSCH, modelo STA 449 F3 Júpiter. Permite realizar análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido de una muestra en un mismo análisis pudiendo cubrir temperaturas desde -150 º C hasta 1000 º C. Permite estudiar la estabilidad cíclica y la reversibilidad de las reacciones en almacenamiento termoquímico, así como la cinética de las reacciones.
-Densímetro METTLER TOLEDO, modelo DE 50, permite medir la densidad de las muestras en estado líquido, en rango 25ºC-70ºC. La densidad de sólidos es medida por el método del picnómetro.
-Viscosímetro Brookfield, Ametek, modelo DV3TLVTJ0 con thermocel cuyo rango de viscosidad va desde 1.2 hasta 6.000.000 cP. El rango de temperatura de 25ºC hasta 300 ° C.
-Centrifuga Digital refrigerada, modelo 5702R trabaja en el rango de temperatura desde -9 hasta 40 ° C con velocidad desde 100 hasta 4.400 rpm.
-Equipos de apoyo: hornos, muflas, conjuntos de bombas peristálticas, bombas de diafragma, caudalímetros, termómetros digitales, balanzas electrónicas, etc.
Proyectos en desarrollo
-Collaborative development of renewable/thermally driven and storage-integrated cooling technologies 2021-2025,H2020-MSCA-RISE-2020 Nº101007976, Investigador responsable en Chile, 2021-2024 (2 años).
-Climatización y agua caliente sanitaria mediante el uso de tecnología de materiales de cambio de fase y su introducción en el mercado de la construcción, CORFO STARTUP CIENCIA, 20EBCT-137312 Investigador principal, 2021-2023 (2 años).
-Construcción de baterías de litio mediante procesos verdes. BIP: 40013471-0, FIC-R Antofagasta, Director alterno, 2020-2022 (2 años).
-Solar Energy Research Center SERC Chile, CONICYT/FONDAP 15110019, 2013-2022 (10 años). Calidad: Investigador Asociado en las líneas “Almacenamiento energético” (años 2013-2017) y “Materiales avanzados y recurso solar” (desde enero del 2018 – al presente).
-Low-cost materials for thermal energy storage systems. Fondecyt Regular N° 1170675, 2017-2020 (4 años) Investigador Principal.
Alumnos tesistas
-Estudiantes de Magister: Islaman Villalobos, Maria de Lucia Viton
-Estudiantes de Doctorado: Mariela Vega, Nicole Reinaga, Stephan Pierre, Franklin Martinez
-Postdoc: Dr. Yanio Milian
Alianzas
-University of Auckland
-Universidad de Lleida
-Universidad Católica Boliviana- Regional Cochabamba