Investigação experimental de PCMs com espumas metálicas para a otimização de sistemas de armazenamento de energia térmica

• Processo: 24/17893-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Elaine Maria Cardoso
• Beneficiário: Jeferson Diehl de Oliveira
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia. Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus Experimental São João da Boa Vista. São João da Boa Vista , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/15765-1 - Estudo de fenômenos de transporte aplicados à tecnologias emergentes de conversão de energia e armazenamento, AP.TEM
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Armazenamento de energia térmica | Materiais de Mudança de Fase | técnicas de intensificação | Transferência de Calor com Mudança de Fase

Resumo

Atualmente, a energia elétrica é essencial para o progresso humano, mas a crescente demanda enfrenta alguns desafios ambientais. Fontes alternativas e renováveis, como a solar e a eólica, apesar de promissoras, ainda são instáveis. Com isso, sistemas de armazenamento de energia térmica (SAETs) surgem como solução, especialmente os que utilizam materiais de mudança de fase (PCMs), que absorvem e liberam calor durante a mudança de estado sólido-líquido. No entanto, os PCMs têm baixa condutividade térmica e alta viscosidade, comprometendo a eficiência dos SAETs. Técnicas para melhorar suas propriedades, como a utilização de espumas metálicas (metal foam), mostram-se promissoras, reduzindo o tempo de fusão/solidificação e aumentando a capacidade de armazenamento. Ainda há poucas pesquisas experimentais sobre a solidificação de PCMs com espuma metálica, e as medições de temperatura e características fluidodinâmicas são geralmente obtidas por métodos intrusivos e numéricos. Portanto, o presente trabalho consistirá no uso de técnicas ópticas para determinação conjunta dos campos de temperatura e velocidade de PCMs, especialmente para metal foams. Para isso, um PCM de base orgânica será associado à foam de cobre, com diferentes PPI (10 ou 15 PPI) e porosidade de 80%. Considerando que uma das principais aplicações de SAETs é em painéis solares, serão testados também diferentes ângulos da parede aquecida em relação à vertical. Espera-se que os resultados contribuam para elucidar o real papel das espumas metálicas no processo de transferência de calor de PCMs especialmente na solidificação, e utilizando uma técnica de caracterização escassa.