ELENA PALOMO DEL BARRIO

DIRECTORA CIENTÍFICA

En los sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES), la potencia y la capacidad están en aparente oposición. El logro de densidades de energía significativamente superiores a las de los actuales sistemas de almacenamiento de calor sensible, que emplean calor latente o tecnologías de almacenamiento termoquímico, conlleva graves limitaciones en términos de potencia. Un problema similar aparece en las baterías, en los dispositivos microelectrónicos y en los equipos eléctricos, en los que el aumento de la capacidad y la potencia debe ir acompañado del desarrollo de sistemas de refrigeración cada vez más eficientes. Este grupo lleva a cabo un estudio experimental y numérico de soluciones innovadoras de intensificación de la transferencia de calor para hacer frente a los nuevos desafíos del almacenamiento de energía térmica ultracompacto y de la gestión térmica de baterías y sistemas electrónicos y eléctricos.

• Microfluídica para la disipación de energía. En el mundo de la microfluídica, a medida que las dimensiones de los fluidos se reducen a la microescala su superficie específica aumenta, lo que provoca comportamientos distintos de los de los fluidos macroscópicos, que se pueden caracterizar por tres fenómenos principales: la transferencia de calor y de masa altamente eficiente, el dominio relativo de las fuerzas viscosas sobre las inerciales y los efectos significativos de las superficies. Nuestro grupo estudia y explota estas características en beneficio de aplicaciones de gestión térmica. Esto implica la comprensión de los comportamientos de los flujos microfluídicos monofásicos, multifásicos y aquellos basados en gotas sometidos a diferentes fuerzas motrices, así como la optimización de la geometría de los microcanales y las redes de trayectorias de flujo.

• Intensificación de la ebullición. La ebullición es uno de los mecanismos de transferencia de calor más efectivos. En el campo del almacenamiento térmico en procesos industriales, los acumuladores de vapor utilizan la ebullición para alcanzar una respuesta rápida y altas tasas de descarga. En las baterías y en la gestión térmica de la microelectrónica, la ebullición en piscina y la ebullición de flujo también han demostrado estar entre las soluciones de refrigeración más eficaces. En este grupo se investigan tres direcciones principales para la intensificación de la ebullición, a saber, la ebullición en medios porosos, la texturización de superficies y los fluidos dopados con nanopartículas. Además, en los que los tres, la estructura porosa, las superficies y los nanoaditivos pueden actuar como materiales de cambio de fase (PCM).

• Reactores compactos de alta potencia. El almacenamiento termoquímico promete densidades de energía hasta ahora no alcanzadas. Sin embargo, este potencial se ve obstaculizado por problemas de difusión de las especies químicas y de transferencia de calor que limitan la potencia de carga y descarga. En menor medida, las limitaciones de transferencia de calor aparecen también en los sistemas de almacenamiento de calor latente debido a la escasa conductividad térmica de la mayoría de los PCM. El grupo participa en el desarrollo de soluciones prácticas para la intensificación de la transferencia de calor y masa en reactores termoquímicos y sistemas de lecho compacto basados en PCM mediante el diseño optimizado tanto de los aspectos fluidodinámicos como de la geometría de las superficies de intercambio.