Accumulo solare: una capsula protettiva aumenta la resa dei PCM

Il settore dell'accumulo solare termico ha recentemente fatto un ampio passo in avanti, grazie ai materiali a cambiamento di fase (phase change material – PCM) ovvero materie che riescono ad assorbire e rilasciare importanti quantità di calore quando attraversano un cambiamento del loro stato fisico e all'intuizione di un team universitario.

Facciamo un passo indietro: per quanto poco conosciuti, i PCM (nella cui definizione rientrano materiali di uso comune come cartongesso, legno, intonaco, plexiglas, cemento…) sono ampiamente utilizzati in diverse applicazioni commerciali e in attività come quella edile ma potrebbero penetrare in molti altri settori, come quello dei tessuti hi-tech, dell'elettronica oltre a trovare impiego anche presso centrali elettriche, secondo gli esperti.

Con l’avvento dei moduli solari si è aperta un'ulteriore possibilità di utilizzo e recentemente studi del settore hanno dimostrato come un sistema di raffreddamento basato su materiali a cambiamento di fase e calore solare possa ridurre in maniera importante la temperatura ambientale. A livello pratico, però, i PCM soffrono di importanti limitazioni nella loro adozione, legate a perdite e problemi di corrosione, mostrando anche scarse proprietà di trasferimento del calore a causa della bassa conduttività termica.

Una possibile soluzione, attualmente la più diffusa, consiste nell'incapsulare questi materiali assieme a riempitivi ad alta conduttività in modo da proteggerli dagli effetti di luce, calore, umidità e ossigeno e migliorare il trasferimento di calore; recentemente un gruppo di ricercatori della Shanghai Polytechnic University ha migliorato questa strategia con una nuova "ricetta" per microcapsule.

I ricercatori hanno impiegato n-ottadecano (ODE) come nucleo PCM e un polistirene reticolato drogato con nanoparticelle di carburo di silicio come guscio esterno; durante i test il materiale ha mostrato una conducibilità termica aumentata del 65,3%, (a 0,124 ± 0,005 W/ m•K) e un’efficienza di conversione fototermica del 54,91%.

Secondo il gruppo, il lavoro potrebbe fornire una solida base per ulteriori ricerche sui materiali con un'eccellente capacità di accumulo solare ed efficienza di conversione; inoltre lo studio apre anche nuove porte all’applicazione pratica di microcapsule multifunzionali a cambiamento di fase. "Queste microcapsule possono avere potenziali applicazioni significative come materiali di accumulo in dispositivi a energia solare, apparecchiature intelligenti per l’isolamento termico ed edifici a risparmio energetico", afferma il Prof. Jifen Wang della Shanghai Polytechnic University.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Energy Storage and Saving e a questo link potete scaricare il testo completo, in formato pdf.

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