Científicos en Japón han encontrado una sustancia común que puede almacenar y liberar de manera reversible y rápida cantidades relativamente grandes de calor de bajo grado sin descomponerse. La investigación podría conducir a una reutilización más eficiente del calor residual industrial. Los resultados se publicaron en la revista Nature Communications y fueron una colaboración entre científicos del Instituto de Investigación de Materiales de la Universidad de Tohoku y Rigaku Corporation, una empresa que diseña y fabrica herramientas de medición y análisis térmico basadas en rayos X.

En sus investigaciones, los investigadores utilizaron un mineral de óxido de manganeso en capas que contiene iones de potasio y agua cristalina. Este mineral es bastante similar en su composición a la birnesita, que se encuentra comúnmente en la superficie de la Tierra. El equipo fabricó su compuesto en forma de polvo negro insoluble y luego examinó su estructura cristalina utilizando un difractómetro de rayos X y un microscopio electrónico de transmisión. Luego examinaron cómo cambiaba la estructura del compuesto cuando se calentaba o enfriaba, y cuánto y con qué rapidez se almacenaba y liberaba energía térmica.

Calentar el material a 200︎ grados centígrados lo deshidrató al dar a sus moléculas de agua almacenadas la energía que necesitan para ser liberadas a la atmósfera circundante. Cuando el material deshidratado se enfrió por debajo de 120 ︎C en un recipiente seco y luego se expuso al aire húmedo, absorbió moléculas de agua y liberó su calor almacenado.

"Este mecanismo de intercalación, donde las moléculas de agua se insertan de forma reversible en un material en capas, es muy ventajoso para el almacenamiento de calor", dice Tetsu Ichitsubo, científico de materiales de la Universidad de Tohoku. "Es muy rápido, reversible y la estructura del material se mantiene bien. Además, el oxígeno de la atmósfera no degrada el cristal de óxido de manganeso en capas y el agua no lo disuelve. Esto lo convierte en un excelente candidato para la reutilización del calor residual en entornos industriales."

Este dióxido de manganeso en capas de tipo birnesita con compuesto de agua cristalina demostró un mejor rendimiento general en comparación con otros compuestos que se están investigando actualmente para fines de almacenamiento de calor. "Nuestro material tiene una larga vida útil, puede almacenar y liberar de forma reversible grandes cantidades de calor por unidad de volumen, y se carga y descarga rápidamente", dice Ichitsubo. + Explora más

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