Análise experimental da mudança de fase de bioPCM em espuma metálica de geometria retangular e perfilada

Em consequência à gradual transição energética, com o crescente uso de fontes de energia mais limpas, o armazenamento de energia torna-se inevitável, principalmente devido a sazonalidade de geração de tais fontes. Neste contexto, entre as principais alternativas existentes está o armazenamento de energia por meio do calor latente. Como principal característica deste tipo de armazenamento, cita-se a elevada densidade de armazenamento de energia em temperatura praticamente constante, ou seja, na temperatura em que ocorre a mudança de fase, o que torna possível sua utilização em inúmeras aplicações. Os materiais que se baseiam nesta forma de armazenamento são conhecidos como Materiais de Mudança de Fase (PCM). Pela vasta possibilidade de aplicação dos mesmos, torna-se importante a utilização de PCM de base biológica (bioPCM), para que se possa amenizar possíveis impactos ambientais. No entanto, os PCM em geral apresentam baixa condutividade térmica, o que pode restringir algumas aplicações. Com isso, faz-se necessária a utilização de métodos que possam melhorar a transferência térmica, sendo a incorporação de espumas metálicas, de diferentes características morfológicas ao PCM, uma alternativa eficiente que vem sendo pesquisada por apresentar elevada área de superfície de troca de calor e melhorar a condutividade térmica. Neste contexto, esta pesquisa propõe um estudo com diferentes geometrias de espuma, juntamente com a utilização da cera de palma como bioPCM. Desta forma, foram utilizadas duas geometrias de espuma de níquel, sendo uma retangular e outra perfilada, a qual remete a geometria de aletas. Deste modo, pode-se aumentar a transferência de calor e a eficiência com menor volume de espuma. Além disso, a influência da modificação da orientação do reservatório, análoga a inclinação de um módulo fotovoltaico, também foi analisada. Os principais resultados mostraram que o caso contendo espuma de geometria retangular reduziu em 7,5% o tempo de carga (fusão) e em 4% o tempo de descarga (solidificação), comparado ao caso sem espuma, enquanto o caso contendo a geometria perfilada reduziu em 7,1% o tempo de carga e aumentou em 10% o tempo de descarga. A inclusão da espuma também melhorou a taxa de armazenamento de energia em aproximadamente 8,1% para a geometria retangular e em 7,6% para a geometria perfilada.