Potenciando la energía solar: Aluminio reciclado para la fabricación de reflectores difusos
Palabras clave:
Hidróxido de aluminio, γ-alúmina/SiO2, α-alúmina/SiO2, Reflectores difusos, Energía solarResumen
En este trabajo se muestran los resultados de la síntesis y caracterización de tres compuestos de aluminio obtenidos a partir de latas de aluminio recicladas, los cuales fueron hidróxido de aluminio (Al(OH)3/SiO2), gamma-alúmina (γ-Al2O3/SiO2) y alfa-alúmina (α-Al2O3/SiO2) para ser utilizados como precursores en la síntesis de recubrimientos para la fabricación de Reflectores Difusos (RD) que pueden ser utilizados para aumentar el rendimiento de los sistemas solares, reemplazando el α-Al2O3 comercial. Las fases y la morfología se determinaron por Difracción de Rayos X (DRX) y Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). La reflectancia relativa (ρd), la adhesión y la dureza se midieron por espectroscopía visible, ensayo de tracción (adhesión) y dureza de lápiz, respectivamente. El recubrimiento elaborado a partir de α-Al2O3/SiO2obtuvo los mejores resultados en todas las pruebas realizadas, presentando un ρd del 87% del espectro visible, con una dureza y adhesión de 5H y 5B respectivamente, demostrando así que la alúmina sintetizada puede reemplazar a la alúmina comercial de alta pureza como precursor en la fabricación de reflectores.
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Abd-Elhady, M. S. (2020). Effect of metallic reflectors and surface characteristics on the productivity rate of water desalination systems. Thermal Science and Engineering Progress, 17. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2020.100489
Asvad, M., Gorji, M., & Mahdavi, A. (2023). Performance analysis of a solar module with different reflectors and cooling flow fields. Applied Thermal Engineering, 219. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2022.119469
Authier-Martin, M., Forte, G., Ostap, S., & See, J. (2001). Overview: The mineralogy of bauxite for producing smelter-grade alumina. JOM, 36–40. https://doi.org/10.1007/s11837-001-0011-1
Bajpai, P. (2018). Brief description of the pulp and papermaking process. In Biotechnology for Pulp and Paper Processing. Springer, Singapore. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-981-10-7853-8_2#citeas
Balde, M., Vena, A., & Sorli, B. (2015). Fabrication of porous anodic aluminium oxide layers on paper for humidity sensors. Sensors and Actuators B: Chemical, 220, 829–839. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.05.053
Brogren, M., Helgesson, A., Karlsson, B., Nilsson, J., & Roos, A. (2004). Optical properties, durability, and system aspects of a new aluminium-polymer-laminated steel reflector for solar concentrators. Solar Energy Materials and Solar Cells, 82(3), 387–412. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2004.01.029
Cai, J., Wen, Y., Wang, D., Li, R., Zhang, J., Pei, J., & Xie, J. (2020). Investigation on the cohesion and adhesion behavior of high-viscosity asphalt binders by bonding tensile testing apparatus. Construction and Building Materials, 261. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120011
Careaga, J. A. (1993). Manejo y reciclaje de los residuos de envases y embalajes (Vol. 4). Secretaría de Desarrollo Social (SEDESOL).
Castruita, G., Perera-Mercado, Y. A., & Saucedo-Salazar, E. M. (2013). Sol–gel aluminum hydroxides and their thermal transformation studies for the production of α-alumina. Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, 23, 1145–1152.
Chávez Cárdenas, E. S., Chacha Palango, S., & Arias Medina, D. B. (2022). Adición de alúmina a un material caolinítico para mejorar sus propiedades físicas y químicas [Universidad Central del Ecuador]. https://www.dspace.uce.edu.ec/server/api/core/bitstreams/8d0975c2-2637-42a4-b71f-37b852a4f2dd/content
Contreras-Bustos, R., Rosas-Cedillo, J. R., & Ruiz-García, A. J. (2003). Caracterización de un residuo con alto contenido de aluminio. Revista Mexicana de Ingeniería Química, 2, 109–116. https://rmiq.org/iqfvp/pdfs/Vol.%202,%20no.%203/1.pdf
Davis, J. R. (1993). Aluminum and aluminum alloys. ASM International.
Di Prinzio, A., & Lee, Y. N. (2008). Preparación y caracterización de soportes catalíticos esféricos de γ-alúmina. Revista de la Facultad de Ingeniería U.C.V., 23, 47–54. http://saber.ucv.ve/ojs/index.php/rev_fiucv/article/view/5077
Fuentes-Hernández, D., Pérez-Vite, R., Legorreta-García, F., Vargas-Ramírez, M., & Chávez-Urbiola, E. A. (2020). Simulación computacional del desempeño de un sistema fotovoltaico acoplando generadores termoeléctricos y reflectores difusos de refuerzo. Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 8(Especial), 128–138. https://doi.org/10.29057/icbi.v8iespecial.6335
García Mayorga, J. C., Veloz Rodríguez, M. A., & Urbano Reyes, G. (2018). Síntesis de alfa alúmina por medio de técnicas electroquímicas a partir de chatarra de aluminio [Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo]. http://dgsa.uaeh.edu.mx:8080/bibliotecadigital/bitstream/handle/231104/2368/
García-Mayorga, J. C., Urbano-Reyes, G., Veloz-Rodríguez, M. A., Reyes-Cruz, V. E., Cobos-Murcia, J. A., & Hernández-Ávila, J. (2017). Preparación electroquímica de óxido de aluminio (Al2O3) a partir de una solución procedente de chatarra de aluminio. Tópicos de Investigación en Ciencias de la Tierra y Materiales, 4(4), 179–186. https://repository.uaeh.edu.mx/revistas/index.php/aactm/article/view/9404/9307
Gelegenis, J., Samarakou, M., Axaopoulos, P., Misailidis, S., Giannakidis, G., & Bonaros, B. (2015). Feasibility for the use of flat booster reflectors in various photovoltaic installations. International Journal of Renewable Energy Research, 5(1). https://www.researchgate.net/publication/275637317
Gelles, G. M. (2007). Chapter 4: Aluminum recycling economics. In Aluminium Recycling.
Gonzalez, M. A. O., Urbiola, E. A. C., García, F. L., Ramírez, M. V., Hernández, D. F., Reyes, G. U., & Terven, J. (2024). Innovations in solar energy: Synthesis and evaluation of diffuse booster reflector ceramic coating for enhancing thermal and photovoltaic systems performance. Energy Reports, 12, 2224–2231. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2024.08.022
González Martínez, A. C. (2001). Costos y beneficios ambientales del reciclaje en México: Una aproximación monetaria. Gaceta Ecológica, 58, 17–26. https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/2873746.pdf
Habashi, F. (n.d.). A hundred years of the Bayer process for alumina production. In D. Donaldson & B. E. Raahauge (Eds.), Essential Readings in Light Metals, Volume 1: Alumina and Bauxite (pp. 85–93). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48176-0_12
Haraldson, J., & Johansson, M. T. (2018). Review of measures for improved energy efficiency in production-related processes in the aluminium industry – from electrolysis to recycling. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 93, 525–548.
Hernández, D. F., Ramírez, M. V., García, F. L., Villanueva, L. E. T., Urbiola, E. A. C., & Serrano, J. G. (2024). Computational simulation in solar energy: Effect of passive cooling in the generation of photovoltaic cells in Pachuca de Soto, Mexico. Revista de Gestão Social e Ambiental, 18(11), e09793. https://doi.org/10.24857/rgsa.v18n11-263
Hong, J. P., Wang, J., Chen, H. Y., Sun, B. de, Li, J. J., & Chen, C. (2010). Process of aluminum dross recycling and life cycle assessment for Al–Si alloys and brown fused alumina. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 20(11), 2155–2161. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(09)60435-0
Ibarra-Cruz, L. E., Legorreta-García, F., Juárez-Tapia, J. C., Cobos-Murcia, J. Á., & Rosario-Olguín, Y. (2024). Bohemita de tamaño micrométrico obtenida a partir de desechos urbanos. Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 11(22), 138–143. https://doi.org/10.29057/icbi.v11i22.11026
Jellinek, M. H., & Fankuchen, I. (1945). X-ray diffraction examination of gamma alumina. Industrial & Engineering Chemistry, 37(2), 158–163.
Johnston, C. T., Wang, S.-L., & Hem, S. L. (2002). Measuring the surface area of aluminum hydroxide adjuvant. Journal of Pharmaceutical Sciences, 91(7), 1702–1706.
Kennedy, C. E., Smilgys, V., Kirkpatrick, D. A., & Ross, J. S. (1997). Optical performance and durability of solar reflectors protected by an alumina coating. Thin Solid Films, 304. Elsevier.
Komlóssy, G., Van Deursen, C., & Raahauge, B. E. (2022). Bauxite: Geology, mineralogy, resources, reserves and beneficiation. In B. E. Raahauge & F. S. Williams (Eds.), Smelter Grade Alumina From Bauxite (pp. 19–132). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-88586-1_2
Lach, J. L., & Bighley, L. D. (1970). Diffuse reflectance studies of solid-solid interactions. Journal of Pharmaceutical Sciences, 59(9), 1261–1264. https://doi.org/10.1002/jps.2600590910
Le Men, A., & Jiménez Piqué, E. (2009). Caracterización por contacto de cerámicas nanocompuestas de alúmina-mullita [Universitat Politècnica de Catalunya]. http://hdl.handle.net/2099.1/6724
Lee Bray, E. (2019). Bauxite and alumina. https://pubs.usgs.gov/myb/vol1/2019/myb1-2019-bauxite-alumina.pdf
Lee, J. A., Lin, C. R., Pan, P. C., Liu, C. W., & Sun, A. Y. T. (2020). Dramatically enhanced mechanical properties of diamond-like carbon films on polymer substrate for flexible display devices via argon plasma pretreatment. Chemical Physics, 529. https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2019.110551
Mohsenzadeh, M., & Hosseini, R. (2015). A photovoltaic/thermal system with a combination of a booster diffuse reflector and vacuum tube for generation of electricity and hot water production. Renewable Energy, 78, 245–252. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.01.010
Ozer, G., Yuksel, C., Comert, Z. Y., & Guler, K. A. (2013). The effects of process parameters on the recycling efficiency of used aluminium beverage cans (UBCs). Materials Testing, 55(5), 396–400.
Phambu, N. (2003). Characterization of aluminum hydroxide thin film on metallic aluminum powder. Materials Letters, 57(19), 2907–2913.
Rönnelid, M., Karlsson, B., Krohn, P., & Wennerberg, J. (1999). Booster reflectors for PV modules in Sweden. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 8, 279–291. https://doi.org/10.1002/1099-159X(200005/06)8:3
<279::AID-PIP316>3.0.CO;2-#
Roobol, N. R. (1997). Industrial painting principles and practices. Hanser Gardner Publications.
Saitoh, H., Hamada, Y., Kubota, H., Nakamura, M., Ochifuji, K., Yokoyama, S., & Nagano, K. (2003). Field experiments and analyses on a hybrid solar collector. Applied Thermal Engineering, 23(16), 2089–2105. https://doi.org/10.1016/S1359-4311(03)00166-2
Subasinghe, C. S., Ratnayake, A. S., Roser, B., Sudesh, M., Wijewardhana, D. U., Attanayake, N., & Pitawala, J. (n.d.). Global distribution, genesis, exploitation, applications, production, and demand of industrial heavy minerals. Arabian Journal of Geosciences, 15–20.
Tabor, H. (1966). Mirror boosters for solar (Vol. 10, Issue 3).
Wang, M., Woo, K.-D., Kim, D.-K., & Ma, L. (2007). Study on de-coating used beverage cans with thick sulfuric acid for recycle. Energy Conversion and Management, 48(3), 819–825.
Wen, H.-L., & Yen, F.-S. (2000). Growth characteristics of boehmite-derived ultrafine theta and alpha-alumina particles during phase transformation. Journal of Crystal Growth, 28(1–4), 696–708.
Weng, Y.-C., & Fujiwara, T. (2011). Examining the effectiveness of municipal solid waste management systems: An integrated cost–benefit analysis perspective with a financial cost modeling in Taiwan. Waste Management, 31(6), 1393–1406.
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