Nanofluidos de disulfuro de molibdeno para aplicaciones en colectores solares por absorción directa (DASC)

Abstract

Las emisiones de Gases de Efecto Invernadero a nivel mundial son los responsables del calentamiento global. El uso de energías renovables pueden reducir el uso de los combustibles fósiles, encargados de la producción del 84.3% de energía. El 54.1% de la energía solar aprovechada en el globo corresponde a energía solar térmica por medio de colectores solares. Los líquidos utilizados en los colectores presentan baja absorción de radiación y deficientes propiedades térmica. Es por esto mismo que se utilizan superficies que absorban más radiación y se la transfieran al fluido. Debido a lo anterior es que se ha estudiado el efecto de adición de partículas en los fluidos para mejorar la absorción y propiedades térmicas, por lo tanto, no habría necesidad de tener una superficie que absorba la radiación y la transfiera al líquido, mejorando la eficiencia por presentar menor número de resistencias térmicas. Cuando las partículas sólidas en el fluido tienen tamaños nanométricos pasa a ser llamados nanofluidos. El Disulfuro de molibdeno (MoS2) es un material en 2 dimensiones que está siendo estudiado por su bajo costo, baja toxicidad y presentar beneficios similares a los compuestos carbonosos como Grafeno, óxido de grafeno (GO), etc. El objetivo del presente trabajo es producir un nanofluido de MoS2 por exfoliación mecánica de las partículas y analizar el efecto de este en la absorción de radiación y comparar el efecto del MoS2 también se produjo el nanofluido de GO que es de los más estudiados. Se utilizó espectroscopía UV-vis para caracterizar los nanofluidos, espectroscopía Raman y difracción de rayos-X para las nanopartículas de MoS2. Se obtuvo que el nanofluido de MoS2 alcanza diferencias de temperaturas de 4 hasta 7◦C que el fluido base para la potencia simulada de 1 sol dependiendo de la concentración de partículas. El nanofluido presenta aumenta la eficiencia de evaporación logrando una eficiencia de hasta el 40.8% para las 200 y 500ppm vs el 28.6% del agua pura. Cuando la intensidad de radiación es de 60 soles, el nanofluido de MoS2 alcanza la temperatura de ebullición del agua pasado los 250 segundos, el GO en al menos 85s, mientras que el agua no alcanza a hacerlo en los 6 minutos de estudio. Se concluye que el nanofluido de MoS2 es apto para utilizarlo como nanofluido en DASC al presentar mejores resultados que el agua pura y similares que el GO a bajas concentraciones, aunque menores a las altas concentraciones.