Modelo de equilibrio químico para representar solubilidades de sistemas ternarios y su aplicación a la predicción de eutécticos de sistemas cuaternarios

Abstract

Incorporar la energía solar en el sector habitacional requiere de materiales adecuados para el almacenamiento de energía. Algunas mezclas eutécticas de sales inorgánicas hidratadas son una buena alternativa. Habitualmente métodos experimentales son empleados para encontrar una mezcla eutéctica con una temperatura de fusión próxima a las del medio ambiente. Un método alternativo, que no requiere de mucho tiempo y dinero, es predecir el punto eutéctico mediante un adecuado modelo termodinámico. En el presente estudio se ha realizado una rigurosa parametrización del modelo de Brunauer, Emmett y Teller (modelo BET) para representar exitosamente el equilibrio sólido-líquido (solubilidades) a 0 y 20 °C de los sistemas ternarios NaNO3+Ca(NO3)2+H2O y NH4NO3+Ca(NO3)2+H2O. El modelo de equilibrio químico obtenido se ha extendido para predecir los puntos eutécticos de dos sistemas cuaternarios: LiNO3+NaNO3+Ca(NO3)2+H2O y LiNO3+NH4NO3+Ca(NO3)2+H2O. Las temperaturas de fusión predichas son 15,9 °C y 3,9 °C, respectivamente. Conforme a estos resultados se puede concluir que el primer sistema cuaternario tiene un mayor potencial para ser usado como material para el almacenamiento de energía en edificios y hogares.

Incorporating solar energy in the housing sector requires adequate materials for energy storage. Some eutectic mixtures of hydrated inorganic salts with near-ambient melting temperatures are a good alternative. Usually experimental methods are used to find a eutectic mixture with a fusion temperature close to that of the environment. An alternative method, which does not require much time and money, is to predict the eutectic point by means of an appropriate thermodynamic model. In the present study the BET model (Brunauer, Emmett and Teller model) was used to determine the eutectic points of two quaternary systems: LiNO3+NaNO3+Ca(NO3)2+H2O y LiNO3+NH4NO3+Ca(NO3)2+H2O. The obtained chemical equilibrium model has been extended to predict the eutectic points of two quaternary systems: LiNO3+NaNO3+Ca(NO3)2+H2O andLiNO3+NH4NO3+Ca(NO3)2+H2O. The predicted melting temperatures are 15.9 °C and 3.9 °C, respectively. Based on these results, it can be concluded that the first quaternary system has a greater potential to be used as energy storage material in buildings and homes.

Los autores agradecen a CONICYT, a través del Proyecto FONDAP 15110019 (SERC-Chile), y a la VRIIP de la Universidad Arturo Prat mediante el Proyecto VRIIP0084-15.