Recubrimientos protectores para plantas de concentración solar con almacenamiento térmicosíntesis, deposición y caracterización

Resumen

En el presente trabajo se demuestra el gran potencial de los recubrimientos sol-gel de ZrO2 – 3%mol Y2O3 en las plantas de concentración solar actuales, apareciendo como solución a los graves problemas de corrosión en los tanques de almacenamiento térmico y las tuberías en contacto con sales fundidas. Para el estudio, estos recubrimientos se depositaron en primer lugar por inmersión sobre acero inoxidable AISI 304 y se optimizaron en base a la uniformidad en el espesor, empleando un novedoso método basado en medidas de impedancia eléctrica. Una vez optimizados, los recubrimientos se validaron en Sal Solar a 500 ºC, tras lo cual se seleccionaron las condiciones de deposición que mayor carácter protector aportaban al sistema. Estas condiciones se aplicaron posteriormente para recubrir el acero ferrítico-martensítico P91, de menor resistencia a la corrosión y mayor interés industrial por su bajo coste. El sistema fue ensayado en Sal Solar a 500 ºC durante mayores tiempos de exposición y se monitorizó el proceso de corrosión por espectroscopia de impedancia electroquímica. Los resultados probaron el gran carácter protector del recubrimiento, observándose una zona de difusión de unas 5 micras constituida por pares Zr-Fe, que reducen la difusión iónica y la velocidad de corrosión del sustrato (22 micras/año vs 300 micras/año), mejorando a la aceptada en las actuales plantas termosolares (64 micras/año). Por último, los resultados de análisis de ciclo de vida demostraron que la sustitución de los aceros usados actualmente en planta por el sistema P91/ZrO2-Y2O3 propuesto supone una gran reducción en el impacto medioambiental.