1. Zer paper jokatzen dute gaur egun PCMek energia-trantsizioan, eta zer muga dituzte material konbentzionalek?
Fase-aldaketako materialek (PCMek) funtsezko eginkizuna dute energia termikoa metatzeko orduan, energia-kantitate handiak metatu eta askatzeko gai baitira bolumen txikian eta ia tenperatura konstantean. Bereziki erabilgarriak dira eskari-puntak kudeatu, tenperaturak egonkortu edo sistema termikoen efizientzia energetikoa hobetu behar den aplikazioetan.
Hala ere, ohiko PCMek zenbait erronka dituzte, neurri handiagoan edo txikiagoan: gainhoztea, faseen bereizketa, egonkortasun termiko eta zikliko mugatua, eta kostu nahiko altuak. Gainera, tenperatura-tarte jakin batzuetan aukera erabilgarriak oso urriak dira. Urteen poderioz estrategia ugari garatu bada ere muga horiek arintzeko, PCMek errendimendu handiagoa izateko, beharrezkoa da fase-aldaketa alternatiboak esploratzea eta propietate hobetutako konposizio kimiko berriak diseinatzea.

2. CIC energiGUNEk egoera solidoko PCMak garatzeko apustua egin du. Zer esan nahi du zehazki material solido-solidoekin lan egiteak, eta zergatik da hain ikerketa-lerro berezia?
PCM gehienek solido-likido fase-aldaketa izaten dute, eta horrek arazoak sor ditzake, hala nola isuriak, deformazioak edo edukiontzi-sistemak behar izatea. Aldiz, solido-solido PCMek beren forma mantentzen dute, aldaketa egitura kristalinoaren barruan gertatzen baita. Honek segurtasuna hobetzen du eta sistema sinpleagoak diseinatzeko aukera ematen du, adibidez bero-trukagailua ezabatzea.
Abantailak izan arren, solido-solido PCMak ez dira ohikoak. Badaude halako trantsizioak dituzten materialak, baina trantsizio horiek behar adinako energiarekin eta tenperaturan gertatzea ez da erraza. Gainera, behar bezala diseinatzeko, sakon ulertu behar da trantsizioa nola gertatzen den eta nola egokitu daitekeen egitura kimikotik abiatuta. CIC energiGUNEn urteak daramatzagu lerro hau garatzen, eta Europan solido-solido PCMetan espezializatutako zentro bakanenetakoa gara. Gure esperientziari esker, material horiek identifikatu, sintetizatu eta karakterizatzeko gai gara, benetako aplikagarritasun-irizpideekin.

3. Zein dira solido-solido PCMekin lan egitearen oztopo tekniko nagusiak, eta nola egin diozue aurre zuen taldean?
Erronka nagusietako bat da material horiek trantsizio-entalpia baxua izaten dutela normalean. Lehiakorrak izateko, energia-dentsitatea maximizatu behar dugu egonkortasun termikoa eta zikloen errepikagarritasuna galdu gabe. Gainera, trantsizio horien karakterizazioa eta ulermena funtsezkoa da haien potentzial osoa askatzeko.
Gure taldeak teknika aurreratuak erabiltzen ditu: tenperatura-aldakorreko kalorimetria, X izpien difrakzioa eta espektroskopia, egitura-trantsizioak xehetasunez jarraitzeko. Horrez gain, simulazio-tresnak baliatzen ditugu egiturak aurreikusteko eta konposizioak optimizatzeko, sintesiaren aurretik. Ikuspegi integratu honek garapenaren oztopo klasikoak gainditzen laguntzen digu eta material hauek benetako aplikaziora hurbiltzen.

4. Zein aplikaziotan egin dezakete benetako alde handia solido-solido eta neurrira diseinatutako PCM berritzaileek?
Abantailak oso argiak dira espazioa, fidagarritasuna edo tenperatura-aldaketen aurreko sentikortasuna erabakigarriak diren aplikazioetan. Bereziki baliagarriak dira elikadura, farmazia edo industria kimikoan, non gradiente termikoak txikiak diren eta espazio-muga handiak dauden. Solido-solido PCMek aukera ematen dute energia termikoa modu eraginkorrean integratzeko dagoeneko dauden instalazioetan.
Halaber, aukera handiak eskaintzen dituzte elektronika potentziala, aeronautika, mugikortasun elektrikoa edo gailu eramangarriak bezalako sektoreetan, non gramo bakoitza eta zentimetro bakoitza kontuan hartzen diren.
Gainera, materialak neurrira diseinatu ahal izateak trantsizio-tenperatura aplikazio bakoitzerako tarte optimoan doitzeko aukera ematen du—eta hori ez da erraza material komertzialekin. Gakoa da PCM ez ikustea soilik energia biltegiratzeko bitarteko gisa, baizik eta material multifuntzional moduan, integratuko den inguruneetara egokitzen dena.

5. Zure esperientziatik abiatuta, zer behar da halako irtenbide disruptiboek merkatura iristeko?
Teknologia-transferentziak hainbat urrats gainditu behar ditu: benetako baldintzetan balidaziotik hasi eta sintesi-prozesuaren eskalatzeraino. Guk enpresekin elkarlanean aritzen gara, materialak haien beharretara egokitzeko, prototipoetan integratzeko eta errendimendua benetako funtzionamendu-baldintzetan egiaztatzeko.
Ezinbestekoa da epe luzerako egonkortasuna, kostu lehiakorrak eta industria-prozesuekin bateragarritasuna frogatzea. Baina ezinbestekoa da ikuspegia aldatzea ere: ez da soilik lehendik dauden materialak ordezkatzea, baizik eta diseinurako eta sistema termikoetan integratzeko aukera berriak ahalbidetzea.

6. Kristal plastikoak zuen ikerketa-lerro finkatuenetako bat dira. Zer abantaila dituzte beste PCM batzuekin alderatuta, eta zergatik dira oraindik aukera bakarra?
Kristal plastikoak solido-solido PCM mota bat dira, eta haien energia-dentsitate handia hidrogeno-lotura sendoen barneko sorrera eta hausturan oinarritzen da. Interesgarriena da konposatu horietako batzuek trantsizio termikoak izaten dituztela 120 °C eta 250 °C arteko tartean, eta hor PCM tradizionalek egonkortasun-arazoak dituzte edo ez dira funtzionatzen. Honek aukera-leiho bat irekitzen du industria mailako energia termikoaren biltegiratzean, eguzki-energia termikoaren sorkuntzan edo tenperatura ertainetako prozesuen integrazioan.
CIC energiGUNEn kristal plastikoen potentzial osoa aprobetxatzeko lan egiten dugu, material mailako optimizazioaz gain, erabilera errealerako erronka nagusiak ere jorratuz: prozesagarritasuna, sistemetan integratzea eta baldintza errealetan balidazioa. Lerro hau, berritzailea izateaz gain zientifikoki, guztiz egokitzen da Europako deialdi askoren lehentasunekin, bereziki industria-eraginkortasun energetikoa eta deskarbonizazioa jomugan dituztenetan.

7. Zein da etorkizuneko ikuspegia arlo honetan? Zer espero dezakegu CIC energiGUNEtik datozen urteetan?
Biltegiratze termikoa funtsezkoa izango da energia-trantsizioan, batez ere industria-sektorean eta sistema hibridoetan, non beroaren kudeaketa funtsezkoa den. CIC energiGUNEn gure solido-solido PCM lerroa indartzen jarraituko dugu, oraindik ere soluzio eraginkorrak oso urriak diren arloa baita.
Material horiek aukera berriak irekitzen dituzte aplikazio industrialetan, eguzki-energia termikoan edo bero-hondakinen berreskurapenean. Gure helburua argia da: biltegiratze termikoaren mugak zabalduko dituzten material disruptiboak diseinatzea eta benetako deskarbonizazioari ekarpena egitea—materialetik hasita.