(Phys.org) —Los paneles térmicos solares desarrollados en EPFL están vestidos con nuevos materiales únicos y patentados. Los investigadores crearon un recubrimiento negro más fuerte que conserva su color original y, por lo tanto, sus propiedades de absorción por mucho más tiempo que los paneles tradicionales.

Como la mayoría de los elementos de un edificio, la vida útil de un panel solar térmico es de entre 25 y 30 años. Para ralentizar el proceso de envejecimiento y mantener su rendimiento, un equipo de investigadores de EPFL tiene, en rapida sucesion, mejoró el recubrimiento negro utilizado para sensores térmicos y desarrolló un método original y patentado para depositar el recubrimiento.

El color negro es el elemento clave de los paneles térmicos porque puede absorber hasta el 90% de la energía que recibe. Sin embargo, tiempo extraordinario, los efectos de la luz y el calor deterioran el negro, y el panel se vuelve menos eficiente. Los ingenieros han desarrollado un proceso innovador que deposita capas delgadas de 3 materiales diferentes que son más resistentes, más selectivo y menos tóxico que el cromo utilizado hasta ahora. Como tal, este nuevo material proporciona una alta durabilidad al aire libre a temperaturas de 300 ° C a 400 ° C, evitando así el uso de tubos de vacío de vidrio, que son caras.

Una nueva capa negra

Martin Joly, del Laboratorio de Energía Solar y Física de la Edificación, investigó un proceso novedoso para la conversión de energía solar térmica. Desarrolló un recubrimiento nanocristalino que muestra una resistencia excepcional a las altas temperaturas. Abandona el cromo negro que se utilizaba para los paneles actualmente en el mercado a favor de un compuesto multicapa de cobalto - por su resistencia a la corrosión, manganeso - para negro, y cobre, por su conductividad térmica.

"Queríamos desarrollar capas selectivas que absorbieran bien la luz y que fueran menos tóxicas que el cromo. Por eso seguimos el rastro de estos materiales". Las capas depositadas mediante un proceso químico cuentan con una resistencia al calor excepcional que nunca se logró con los recubrimientos de cromo tradicionales. De hecho, pueden soportar temperaturas de 360 ​​grados centígrados sin deteriorarse en contacto con el aire.

Para un sensor plano, la temperatura media real es de unos 80 ° C, y en verano la temperatura puede alcanzar los 200 ° C.Expuesta regularmente al aire y a la humedad, el sensor debe durar 25 años en un edificio, que no es tan fácil.

"La durabilidad de nuestros materiales a temperaturas superiores a 360 ° C también podría ser de interés para las centrales térmicas, "dice Andreas Schüler, quien encabeza el equipo de investigación.

De nanopartículas a prototipos a gran escala

Para moldear los 3 elementos diferentes en capas finas y homogéneas, los investigadores no dudaron en trabajar a gran escala:"Al investigar las nanopartículas, normalmente utiliza muestras. Para nosotros, nos planteamos el reto de revestir tubos de acero inoxidable de 2 metros de longitud, "explica el investigador. Para lograrlo, los científicos tuvieron que construir máquinas adecuadas para su proyecto.

Los materiales se depositan por inmersión sucesiva, y cada capa se calienta por inducción que evapora el carbono y fija los elementos. "Comenzamos comprando resistencias simples, luego probamos la inducción y obtuvimos resultados que superaron con creces nuestras expectativas, "dice el investigador.

Este método tiene la ventaja de ser rápido, con una eficiencia energética impresionante y una calidad mejorada en los resultados. Y las capas están perfectamente depositadas y son homogéneas. Y lo que es más, se ha presentado una patente sobre este nuevo método. El trabajo realizado por Martin Joly ha dado lugar a dos publicaciones. Uno en Energía solar , sobre los componentes negros libres de cromo y sus propiedades ópticas, ganó el premio al mejor artículo entre 2012 y 2013.