Potencial óptico de nanoestructuras de ZrB2 en sistemas de concentración solar: síntesis, caracterización y desempeño térmico en receptores de torre central
DOI:
https://doi.org/10.59730/rer.v13n60a3Palabras clave:
ZrB2, caracterización, receptor solar, absortanciaResumen
La energía solar de concentración (CSP) consiste en el uso de sistemas ópticos para concentrar la radiación solar y generar calor a altas temperaturas, permitiendo una conversión eficiente de electricidad mediante ciclos termodinámicos. En este contexto, el desarrollo de materiales capaces de soportar condiciones operativas extremas ha impulsado el interés en los cerámicos de ultra alta temperatura (UHTCs), caracterizados por puntos de fusión superiores a 3000 °C y alta resistencia a la oxidación. El diboruro de zirconio (ZrB2) pertenece a esta familia de materiales y se distingue por la combinación de propiedades metálicas, como alta conductividad térmica y eléctrica, junto con características cerámicas, como elevada dureza y alto punto de fusión. Estas propiedades lo convierten en un material prometedor para aplicaciones en sistemas CSP, particularmente en receptores solares de torre central. En este trabajo se sintetizó ZrB2 mediante el método de reducción carbotérmica a 1500 °C durante 1 h, en atmósfera de argón, utilizando ácido bórico, sorbitol y n-propóxido de zirconio como precursores de boro, carbono y zirconio, respectivamente. Para analizar la microestructura y la morfología del ZrB2 sintetizado, se realizó la caracterización mediante difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (SEM), respectivamente, mientras que la evaluación de sus propiedades ópticas para aplicaciones en receptores solares se llevó a cabo mediante espectroscopía ultravioleta–visible–infrarrojo cercano (UV–Vis–NIR). Los resultados demostraron la obtención de ZrB2 como fase cristalina única, con partículas de tamaño submicrométrico y una absortancia solar del 92 % en el intervalo UV–Vis–NIR, mostrando una selectividad óptica prometedora y un punto de fusión superior en comparación con recubrimientos comerciales reportados para aplicaciones en receptores solares. Esta combinación de propiedades posiciona al ZrB2 sintetizado como un material de vanguardia con potencial para incrementar significativamente la eficiencia térmica de los receptores solares de torre central que operan bajo condiciones extremas de temperatura.
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