Comparative study of in situ multiwalled carbon nanotubes synthesis over metal substrate for harvesting the solar energy to be used at the industry

Abstract

Este estudio explora la aplicación de nanoestructuras de carbono, especialmente nanotubos que tienen muchas aplicaciones notables en varios campos de la ingeniería, para crear un material extremadamente absorbente de una amplia gama de radiación solar y convertirla en calor para fines industriales. Este trabajo demuestra un método novedoso de síntesis de MWCNTs (Nanotubos de Carbono de Pared Múltiple) cultivados por CVD (Deposición Química de Vapor) utilizando cobre y aluminio activados en superficie con sonicación y grabado electroquímico. La síntesis se realizó a 750 °C para el cobre y a 524 °C para el aluminio, y la caracterización del material verificó la existencia de MWCNTs con bandas características G, D y 2D ubicadas en 1346, 1582 y 2692 cm1, respectivamente. Las imágenes SEM revelaron la modificación superficial de las muestras metálicas y la presencia de MWCNTs con un rango de diámetro de 30 nm a 110 nm. El análisis XPS confirmó la presencia de enlaces de carbono sp2 y sp3 asociados con los CNTs y varias formas de carbono amorfo. Por último, durante las pruebas de captura de calor, el material mostró una diferencia de 1 °C con las muestras no tratadas bajo la lámpara de Xenón y una diferencia aún mayor de 3.5 °C bajo la luz solar. Los resultados de intensidad luminosa mostraron que el material reflejaba 0.36 cd de la luz, alcanzando una propiedad ultra-negra, y el análisis de exergía de la muestra proporciona resultados prometedores para usos industriales a gran escala. Este trabajo de investigación tiene como objetivo abrir diferentes posibilidades para una transición parcial hacia la energía renovable en las industrias ecuatorianas utilizando el sol en un futuro cercano.