Adsorción de agua en materiales compuestos y en zeolita

Abstract

Los sistemas de refrigeración por adsorción permiten aprovechar fuentes térmicas no convencionales como la energía solar y desechos de calor residual generados por el proceso industrial. Adicionalmente, este tipo de tecnología no requiere del uso de compuestos fluoro carbonados para su funcionamiento.Aunque la tecnología de refrigeración por adsorción presenta ventajas económicas y ambientales, también tiene limitantes. Su principal desventaja son los bajos coeficientes de desempeño debido a la baja capacidad de adsorción, baja conductividad térmica y altas temperaturas de regeneración de los adsorbentes comúnmente utilizados (carbón activado, zeolita y sílica gel). Por lo tanto, se propuso desarrollar una Tesis Doctoral con base en dos estrategias. Una primera basada en la síntesis de nuevos adsorbentes y el estudio experimental para la obtención de datos de equilibrio (temperatura, presión y cantidad adsorbida) en distintas parejas adsortivas de adsorción (zeolita/agua y Sales Higroscópicas Soportadas en materiales porosos (SHS) /agua) a condiciones de presión y temperatura entre 0-200 mbar y 50 - 250 ºC, respectivamente. Una segunda relacionada con el desarrollo de dos modelos termodinámicos que predicen y explican el comportamiento de la sorción de agua en zeolita y en SHS basados en la teoría química y el potencial de Polanyi, respectivamente. Adicional a esto, se realizó una simulación molecular para obtener las isotermas de adsorción de la pareja adsortiva zeolita/agua. / Abstract. Sorption cooling systems are considered an attractive alternative to traditional refrigerant compression system because they are not harmful to the environment. They can use heat as thermal energy source and do not use any pollutant material that could affect the ozone layer. However, sorption cooling systems have some drawbacks, including their low coefficient of performance (COP), low adsorbed uptake and high regeneration temperature in the commonly used (zeolite, silica gel and actived coal). Therefore, in this thesis has made an efforts to increase the COP by improving the sorption adsorbed uptake and lowering the desorption temperature. Silica gel and zeolite 13X were used as support for the hygroscopic salts LiBr, MgCl2 and CaCl2 The silica- and zeolite-supported hygroscopic salts (SHS) were characterized by water (TGA and MS) and nitrogen adsorption and X-ray diffraction. The adsorption equilibrium of water on silica gel, zeolite 13X and SHS were measured at pressure and temperature conditions from 0-200 mbar and 50-250 ºC, respectively. The experimental data were correlationed for the different adsorbents by two thermodynamics model based on chemical theory and Polanyi theory. Indeed, in this work has made a molecular simulation for obtaining the adsorption isotherm for water-zeolite 13X pair.