Rivestimento antighiaccio a base di ottasferosilicati per impianti fotovoltaici

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Un gruppo di scienziati polacchi ha sviluppato un nuovo rivestimento antighiaccio per i pannelli fotovoltaici.

Il nuovo rivestimento si basa su silicone epossidico trasparente modificato con due o tre octasferosilicati funzionalizzati (OSS). Gli ottasferosilicati sono una classe di composti organosiliconici con una struttura personalizzabile che può migliorare le proprietà antigelo.

“La formazione e l’accumulo di neve e ghiaccio sui pannelli possono ostacolare la luce e quindi ridurre al minimo o addirittura bloccare la produzione di energia”, hanno spiegato i ricercatori. I rivestimenti potrebbero sostituire completamente o parzialmente i metodi di sbrinamento utilizzati nell’industria, che sono inefficienti. “In letteratura non ci sono notizie sull’uso di simili modifiche chimiche di resine e rivestimenti polimerici, tanto meno di quelli trasparenti”.

Il gruppo ha creato cinque diversi campioni di rivestimento, partendo da una resina ibrida silicone-epoxy. Gli OSS sono stati preparati in un pallone con 20 g di OSS, 200 ml di toluene e quantità variabili di olefine, a seconda del composto testato. Il 2% in peso (2 wt%) degli OSS è stato poi integrato nella resina. Il rivestimento è stato applicato ai campioni con il metodo dello spin coating.

Due dei campioni presentavano due olefine – l’OSS1 presentava metacrilato di allile (MA) e trimetossisilano di vinile (VTMOS) in un rapporto molare di 4:4; mentre l’OSS2 presentava MA ed esene (HEX) in un rapporto molare di 6:2. Tre campioni presentavano tre olefine – OSS3 aveva allil-glicidil etere (AGE), ottene (OCT) e ottadecene (OD) in un rapporto di 4:2:2; OSS4 aveva AGE, allil-ottafluoropentil etere (AOFP) e OD in un rapporto di 5:1:2; e OSS5 aveva AGE, AOFP e OD in un rapporto di 4:2:2. Inoltre, un sesto campione di riferimento (REF) utilizzava un rivestimento in silicone epossidico non modificato.

“Le proprietà di resistenza al ghiaccio sono state analizzate determinando l’adesione al ghiaccio (IA) e il tempo di ritardo di congelamento delle gocce d’acqua (FDT)”, hanno spiegato gli scienziati. “Le modifiche chimiche dei rivestimenti in silicone epossidico con ottasferosilicati bi- e tri-funzionali hanno dato risultati positivi. In ogni caso, la modifica ha migliorato le proprietà antighiaccio. È stata osservata una riduzione dell’IA e un miglioramento dell’FDT rispetto al campione non modificato”.

Mentre il campione REF aveva un FDT di tre minuti (min) e un IA di 178 kilopascal (kPa), l’OSS 1 aveva rispettivamente oltre 210 min e 102 kPa. L’OSS 2 ha registrato un FDT di 32 minuti e  un IA 150 kPa, mentre l’OSS3 oltre 210 minuti e 118 kPa. Infine, l’OSS4 ha raggiunto un FDT di oltre 210 minuti e un IA di 163 KpA, mentre l’OSS5 39 minuti e 157 kPa.

“Tra i rivestimenti in silicone epossidico testati, i campioni OSS1 e OSS3 hanno mostrato le proprietà antighiaccio più elevate. Questi rivestimenti hanno mostrato la più bassa adesione al ghiaccio e il più lungo ritardo di congelamento delle gocce d’acqua”, hanno dichiarato gli studiosi. “Tuttavia, un valore di IA leggermente inferiore è stato ottenuto per il rivestimento modificato con OSS1. Si può quindi concludere che il campione con questo additivo ha ottenuto le prestazioni antighiaccio più elevate, con una riduzione dell’IA del 43% e un aumento del valore FDT di 70 volte rispetto al rivestimento non modificato”.

Il gruppo ha anche sottolineato che i rivestimenti possono essere potenzialmente applicati ai pannelli fotovoltaici, “poiché la modifica condotta non ha influito sulle proprietà ottiche dei rivestimenti analizzati”.

I risultati sono stati presentati in “Anti-icing transparent coatings modified with bi- and tri-functional octaspherosilicates for photovoltaic panels”, pubblicato su Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. La ricerca è stata condotta da scienziati dell’Università di Tecnologia di Varsavia, della Fondazione Technology Partners, dell’Università Militare di Tecnologia e dell’Università Adam Mickiewicz di Poznan.

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