Innovative materials chemistry strategies for engineered-enhanced thermomaterials for barocaloric and related solid-state refrigeration

Resumen

La presente Tesis Doctoral se centra en la búsqueda de nuevos termomateriales (materiales que presentan grandes calores latentes asociados a una transición de fase sólido-sólido), en particular materiales híbridos orgánicos-inorgánicos, con el objetivo de explorar su potencial uso para aplicaciones de refrigeración. Existe una urgente necesidad de desarrollar alternativas a la refrigeración actual para hacer frente a los desafíos climáticos y energéticos que nuestra sociedad está viviendo, con el fin de avanzar hacia una economía neutra en carbono, con mayor eficiencia energética, sin emisiones de gases de efecto invernadero y que dependa únicamente de fuentes de energía renovables. En este contexto, los materiales sólidos se consideran una opción muy atractiva para reemplazar las tecnologías actuales. Teniendo esto en cuenta, la presente Tesis Doctoral investigó tres familias diferentes de materiales híbridos orgánicos-inorgánicos con gran potencial para su uso en refrigeración de estado sólido: las perovskitas híbridas de dicianamina, los cristales plásticos híbridos iónicos y las redes metal-orgánicas o MOFs. Por una parte, en las perovskitas de dicianamina se estudiaron y buscaron las distorsiones estructurales, se reevaluó el factor de tolerancia para esta familia y se preparó su primera disolución sólida. Por otra parte, se pusieron a prueba tres cristales plásticos iónicos para su aplicación en refrigeración barocalórica, [Cp2M][PF6] (Cp = C5H5 y M = Fe, Co) y [DBA][BF4] (DBA = dibutilamonio). Por último, se midió la respuesta térmica de un MOF flexible con transición de fase sólido-sólido ligada a la adsorción/desorción de dióxido de carbono tras la aplicación de pequeñas presiones: el MIL-53(Al) con fórmula general [Al(OH)(C8H4O4)]. Cabe a destacar que además de medir la viabilidad de algunos materiales de estas familias como refrigerantes en estado sólido, también se ha hecho gran hincapié en la búsqueda de herramientas para el diseño de nuevos materiales con el fin de mostrar directrices que ayuden al desarrollo de la refrigeración de estado sólido.