Proyectos de Investigación

El presente proyecto se encuadra en la actual tendencia a nivel mundial de búsqueda de tecnologías para la captura y uso del dióxido de carbono (Carbon dioxide Capture and Utilization CCU). Su interés radica en la utilización directa del CO2 atmosférico para almacenar hidrógeno verde, esto es, producido con la ayuda de energías renovables, en forma de ácido fórmico, usado como vector energético. Desde el punto de vista medioambiental, el desarrollo de esta tecnología permitiría preservar la huella de CO2 durante el ciclo completo de generación, almacenamiento y liberación de energía, sin generar más gases de efecto invernadero. La posibilidad de almacenar hidrógeno de esta forma facilitaría su transporte y su uso en aplicaciones deslocalizadas diversas, tanto móviles como estacionarias. Indirectamente, esta tecnología racionalizaría el almacenamiento de las energías renovables, haciéndolas independientes de las condiciones climáticas. Este proyecto pretende estudiar la viabilidad de la tecnología basándose en el desarrollo de un único catalizador, estable y selectivo para los ciclos de carga y descarga de hidrógeno (CO2/HCOOH).

El proyecto Nano-ABX LED se centra en encontrar vías de solución a los principales retos que enfrenta el campo de la emisión de luz basada en perovskitas. Estos son la inestabilidad química y térmica de las perovskitas, así como la dificultad de mantener una eficiencia cuántica elevada independientemente del color de emisión, lo que dificulta la obtención tanto de una gama de colores variada como de distintos tonos de blanco (i.e., distintas temperaturas de color).

El proyecto Nano-ABX LED surge con la motivación de encontrar soluciones a estos problemas. Partiendo de resultados preliminares recientes del grupo de Materiales Ópticos Multifuncionales, se intentará demostrar que la integración de nanocristales de perovskita híbrida en el interior de matrices con porosidad controlada mejora extraordinariamente la estabilidad ambiental de estos materiales, un aspecto que el grupo solicitante de esta propuesta ha estudiado en profundidad, así como permite aumentar el rendimiento cuántico luminiscente a longitudes de onda de emisión controladas. En otra vertiente del proyecto, se explorará el aumento de eficiencia y prestaciones (direccionalidad, control espectral) de los dispositivos a través de la integración de distintas estructuras fotónicas, tomando como punto de partida.

La Agencia Internacional de la Energía considera que el uso sistemático de procedimientos autónomos de control ambiental representa una de las mejores apuestas tecnológicas para reducir el consumo energético asociado a la climatización de edificios (más del 40% del consumo global en países desarrollados, muy superior al porcentaje debido al transporte), reduciendo el impacto ambiental y mejorando además el confort habitacional. TOLERANCE persigue introducir y desarrollar en Andalucía la tecnología de los recubrimientos termocrómicos como elemento inteligente y autónomo de control de la irradiación solar en edificios. El interés de la propuesta se centra en nichos de aplicación como el cerramiento de edificios, el mobiliario urbano, la mejora de sistemas de producción de agua caliente sanitaria o la mejora de invernaderos. Un recubrimiento termocrómico se caracteriza por transmitir todo el espectro solar a bajas temperaturas y reflejar selectivamente parte de éste (el infrarrojo) a altas temperaturas. En esta línea, el proyecto propone diversas acciones de I+D para el desarrollo de capas delgadas con composición VO2, óxido termocrómico caracterizado con una temperatura de transición cercana a la temperatura ambiente, sobre vidrio y plásticos mediante técnicas escalables industrialmente, así como su nanoestructuración, dopado e integración en sistemas multicapas a fin de mejorar sus características y prestaciones multifuncionales.

El agotamiento de los combustibles fósiles (a corto y largo plazo) y el calentamiento global derivado del efecto invernadero son consecuencias del uso extensivo de estos combustibles. Por lo tanto, es muy conveniente utilizar y desarrollar energías renovables y así eliminar nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Esto hace que el almacenamiento de energía producida por fuentes renovables (que son intermitentes) sea un objetivo importante de investigación. En proyectos anteriores, hemos trabajado en el estudio de nanomateriales y catalizadores para el almacenamiento de hidrógeno como vector de transporte y almacenamiento de energía (ciclo del H2). En este nuevo proyecto, el grupo de investigación propone avanzar en la Implementación de líquidos orgánicos como portadores de hidrógeno (LOHC) como una forma prometedora de combinar los ciclos del C02 y del H2 que conduzca a un almacenamiento de energía sostenible en un ciclo neutro en carbono. Pequeñas moléculas orgánicas, como el ácido fórmico o el metanol, se pueden usar para almacenar el H2 (y la energía) proveniente de fuentes renovables. Estos combustibles alternativos se pueden quemar o usarse para generar H2 que alimente directamente a una pila de combustible.
En este proyecto se llevarán a cabo investigaciones para la implementación de dos procesos relacionados con las tecnologías LOHC:
i) La descomposición térmica selectiva del ácido fórmico por catálisis heterogénea para la prodUCCión bajo demanda de hidrógeno exento de monóxido de carbono.
ii) La producción de hidrógeno por reformado de alcoholes (Le. biometanol) en procesos fotocatalíticos heterogéneos. La catálisis desempeña un papel clave en la implementación de estos dos procesos. Por lo tanto, los principales objetivos y actividades del proyecto son el diseño racional y la preparación de catalizadores y soportes para estudiar las relaciones composición-estructuradesempeño en los dos procesos mencionados anteriormente. El enfoque innovador es la aplicación de técnicas asistidas por plasma, como la pulverización catódica para el crecimiento de películas delgadas, y los tratamientos con plasmas de oxidación, reducción y grabado, para el desarrollo de recubrimientos catalíticos nanoestructurados y nanopartículas soportadas. Se desarrollarán espumas de carbono poroso y catalizadores basados en Pd que incluyen Pd, Pd-C, Pd-B o Pd-Cu para el estudio de la reacción de descomposición de ácido fórmico. Se investigarán películas fotocatalíticas de Ti02-TiOx con Pt (y/o Au) como co-catalizadores para el foto-reformado de metanol.