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    1. Autores: Fernando Hernández Jiménez, Antonio Soria Verdugo, Eduardo Cano Pleite y Luis Miguel García Gutiérrez, ISE-UC3M

      Resumen: Los sistemas de almacenamiento térmico (TES) son fundamentales para el funcionamiento estable de centrales solares termoeléctricas. Entre las diferentes opciones de sistemas TES, los sistemas de almacenamiento de calor sensible destacan debido a la posibilidad de operación a alta temperatura, mejorando así la eficiencia de la conversión del ciclo de potencia. Los sistemas de almacenamiento de calor sensible de alta temperatura suelen emplear materiales de almacenamiento sólidos, destacando entre los mismos el material granular debido a su bajo coste. El uso de un material granular de almacenamiento requiere de la operación del sistema TES en condiciones de lecho fijo para maximizar la exergía del fluido a su salida, que corresponde a la entrada de la turbina del ciclo de potencia. Por consiguiente, se propone el empleo de una configuración novedosa basada en confinar mecánicamente el material granular para prevenir su fluidización y su consecuente mezclado, maximizando, independientemente de su velocidad, la exergía del fluido a la salida del sistema de almacenamiento durante un proceso de descarga.

      Abstract: Thermal storage systems (TES) are critical for the stable operation of solar thermal power plants. Among the different TES system options, sensitive heat storage systems stand out due to the possibility of high-temperature operation, thus improving the efficiency of power cycle conversion. High-temperature sensitive heat storage systems often employ solid storage materials, highlighting granular material due to its low cost. The use of a granular storage material requires the operation of the TES system under fixed bed conditions to maximize the exergy of the fluid at its outlet, which corresponds to the turbine input of the power cycle. Therefore, it is proposed to use a novel configuration based on mechanically confining the granular material to prevent its fluidization and consequent mixing, maximizing, regardless of its speed, the exergy of the fluid at the exit of the storage system during a discharge process.

      El aumento de población, especialmente en zonas urbanas, junto con el aumento de la calidad de vida, han inducido un considerable incremento del consumo energético en las últimas décadas. En los países desarrollados, la mayor parte del consumo de energía primaria está aún basado en combustibles fósiles, con una contribución notable de la energía nuclear en la producción de electricidad, con el consiguiente daño al medio ambiente. En la actualidad existe una gran concienciación social con la protección del medio ambiente y la mitigación del cambio climático, fruto de la cual la mayoría de los países industrializados han firmado varios acuerdos relativos a la reducción de emisiones contaminantes y al uso de fuentes de energía renovables. Entre las diferentes energías renovables disponibles para la generación de electricidad a gran escala, la energía solar termoeléctrica tiene un gran potencial, especialmente en lugares con un recurso solar abundante como España.

      La producción de electricidad en centrales solares termoeléctricas requiere de la concentración de la irradiación solar mediante reflectores para generar un foco térmico en plantas de energía solar concentrada (CSP). Sin embargo, el carácter inherentemente no estacionario de la radiación solar complica su funcionamiento, de modo que parte de la energía térmica obtenida de la radiación solar debe almacenarse para permitir un funcionamiento uniforme del ciclo de potencia a plena carga, es decir, en sus condiciones óptimas de trabajo. El almacenamiento de energía térmica (TES) permite la operación estable del ciclo de potencia mientras se carga el sistema de almacenamiento en las horas centrales del día, cuando la radiación solar es abundante. Asimismo, la energía almacenada puede emplearse cuando la radiación solar se reduce al caer el Sol, para continuar operando el ciclo de potencia a plena carga hasta agotar la energía del sistema TES. Teniendo esto en cuenta, el sistema de almacenamiento de energía térmica es un subsistema crucial de la planta, que contribuye a aumentar la disponibilidad y la eficiencia en la conversión de las plantas solares termoeléctricas.

      Los sistemas de almacenamiento de energía térmica pueden clasificarse en función de la forma de almacenamiento en: i) sistemas de almacenamiento de calor sensible, ii) sistemas de almacenamiento de calor latente y iii) sistemas de almacenamiento termoquímicos. El almacenamiento de calor sensible consiste en almacenar energía en forma de un aumento de temperatura en una sustancia, mientras que el sistema de almacenamiento de calor latente aprovecha la energía de cambio de fase del material de almacenamiento. En contraste, los sistemas termoquímicos almacenan energía por medio de una reacción química reversible, que es endotérmica en una dirección y exotérmica en la dirección contraria. Entre las diferentes alternativas para los sistemas TES, el almacenamiento de calor sensible es la más madura y, por lo tanto, la tecnología más utilizada a gran escala. Los materiales utilizados en los sistemas de almacenamiento de calor sensible pueden ser líquidos o sólidos. Entre los líquidos, las sales fundidas son ampliamente utilizadas para almacenar calor sensible debido a sus propiedades favorables de transferencia de calor. No obstante, el uso de sales fundidas también tiene algunos inconvenientes, como la limitación de la temperatura máxima de operación debido a la descomposición de las sales fundidas a alta temperatura. Con respecto a los sólidos como material base para el almacenamiento de calor sensible, la temperatura de funcionamiento puede elevarse hasta las temperaturas empleadas típicamente en ciclos de gas, lo que es beneficioso para el rendimiento del ciclo de potencia al que está conectada la salida del sistema TES. Entre las distintas alternativas de materiales sólidos empleados en sistemas TES, los materiales granulares como arena o rocas son ampliamente empleados debido a su bajo coste. Además, la alta temperatura alcanzable por los sistemas TES de calor sensible que utilizan sólidos como material de almacenamiento térmico permite el uso de fluidos de trabajo como el aire o el CO2 supercrítico, para los que se pueden diseñar ciclos de potencia mejorados, pudiendo conseguir así una mayor eficiencia de conversión.

      Dependiendo del tamaño del material granular sólido del sistema TES y de la velocidad del fluido de trabajo, se pueden dar varias configuraciones de operación. Para velocidades del fluido (U) inferiores a la velocidad de mínima fluidización (Umf) del material granular, el fluido percolará entre los sólidos en los procesos de carga y descarga, permaneciendo los sólidos estáticos en el proceso. Por lo tanto, los procesos de carga y descarga en este caso se producirán secuencialmente, contando con un alto grado de segregación térmica en el sistema TES, que contará con una zona de temperatura alta (TA) y otra de baja (TB) separados por una termoclina que se desplaza y crece a medida que el proceso de carga o descarga progresa, como puede verse en la Figura 1. Sin embargo, velocidades del fluido por encima de la velocidad de mínima fluidización producen la fluidización de los sólidos, generándose burbujas de fluido en el interior del lecho que contribuyen a producir altas tasas de mezclado de los sólidos que ocasionan la homogeneización de la temperatura en todo el sistema. Por lo tanto, la temperatura del sistema TES presentará un valor intermedio (Ti) entre la temperatura alta y la baja, tal como se observa en la Figura 1. Un trabajo previo realizado mediante simulaciones CFD del proceso de descarga de un sistema TES con material granular y empleando CO2 supercrítico como fluido de trabajo [1] demostró que, para aplicaciones de recuperación de energía de un sistema TES, la configuración de lecho fijo es más ventajosa que el régimen de lecho fluidizado, desde un punto de vista exergético, para maximizar la eficiencia del ciclo termodinámico y, por lo tanto, también la eficiencia global de la planta de energía solar. Sin embargo, el régimen de lecho fijo limita la velocidad del fluido por debajo de la velocidad de mínima fluidización de las partículas sólidas que conforman el material granular, limitando de este modo el gasto másico de fluido. Por lo tanto, se propone un diseño novedoso para operar el lecho de partículas sólidas en un régimen de lecho fijo incluso a altas velocidades del fluido. La solución propuesta consiste en confinar el material granular mecánicamente entre dos distribuidores que permiten la circulación del fluido evitando el movimiento de los sólidos, la fluidización de las partículas y por tanto el mezclado característico de los lechos fluidizados. De este modo, el lecho confinado podría operar a alta velocidad con segregación térmica en el interior del lecho, contando con la zona de alta y baja temperatura separadas por la termoclina, tal como se observa en la Figura 1, lo que permitiría maximizar la exergía del fluido de trabajo a la salida del sistema TES.


      Figura 1: Configuraciones de funcionamiento del sistema TES basado en material granular.

      La novedosa configuración del lecho confinado maximiza la exergía del fluido que circula desde la salida del sistema TES al ciclo de potencia. No obstante, el uso de dos distribuidores y la alta velocidad del fluido percolando entre el material sólido confinado pueden resultar en excesivas pérdidas de carga. Es por ello que el sistema de lecho confinado se ha optimizado combinando un análisis exergético del sistema con aspectos económicos mediante modelos analíticos. El modelo presenta la configuración óptima en base a la velocidad del fluido, el tamaño de partícula del material granular, el tiempo de descarga del sistema de almacenamiento y las dimensiones del sistema TES [2]. Un modelo a escala laboratorio del lecho confinado se ha construido en la Universidad Carlos III de Madrid, donde se ensayará el proceso de descarga del sistema TES basado en material granular confinado, comparándose los resultados con modelos analíticos de la evolución de la termoclina. La Figura 2 muestra un esquema de la instalación y de la estimación de la distribución de temperatura en el sistema TES obtenida del modelo analítico. El aporte térmico del sistema experimental para la carga del mismo se llevará a cabo por medio de resistencias cerámicas controladas mediante un sistema PID. El confinamiento del sistema se realiza mecánicamente mediante un segundo distribuidor de aire situado en la parte superior del sistema. El proceso de descarga tendrá lugar introduciendo aire a temperatura ambiente en dirección ascendente una vez el lecho confinado se encuentra a la temperatura deseada. Un total de 20 termopares situados en el lecho confinado distribuidos a lo largo de la altura del mismo, con una distancia de 5 cm entre ellos, permiten caracterizar la evolución de la termoclina durante el proceso de descarga. Además, permiten monitorizar la temperatura del fluido a la entrada y salida del sistema TES, midiendo también el flujo de aire suministrado y la pérdida de carga del mismo.


      Figura 2: Sistema experimental de lecho confinado y estimación del modelo analítico para un caso concreto.

      Referencias

      [1] Exergy recovery from solar heated particles to supercritical CO2, F. Hernández-Jiménez, A. Soria-Verdugo, A. Acosta-Iborra, D. Santana. Applied Thermal Engineering, Volume 146, 2019, Pages 469-481,

      [2] Thermo-economic optimization of a novel confined thermal energy storage system based on granular material. E: Cano_Pleite, F. Hernández-Jiménez, L.M. Garcia-Gutierrez, A. Soria-Verdugo. Submitted to Applied Thermal Engineering.

      Contacto

      Fernando Hernández Jiménez, investigador del grupo UC3M-ISE del programa ACES2030-CM
      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía.

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      Viernes, Noviembre 25, 2022 - 08:03
    2. Autora: María José Montes (UNED)

      Resumen: Este trabajo presenta un diseño novedoso de receptor solar central en microcanales, para gases presurizados y fluidos supercríticos, que combina dos conceptos: en primer lugar, la configuración de los paneles absorbedores, que es radial y convergente en el eje de la torre; en segundo lugar, la estructura compacta presenta una compacidad gradual, disminuyendo el diámetro hidráulico conforme el fluido se calienta.

      Abstract: This work presents a novel microchannel central solar receiver design for pressurised gases and supercritical fluids, which combines two concepts: firstly, the arrangement of the absorber panels, which is radial and converging on the tower axis; secondly, the compact structure presents a gradual compactness with a decreasing hydraulic diameter as the fluid is heated.

      El programa Gen3 para plantas termosolares [1] identifica tres tecnologías de receptor central, todas ellas acopladas a un ciclo de potencia de CO2 supercrítico (SCO2), que tienen el objetivo común de aumentar el rendimiento global de la instalación, disminuyendo el coste de la electricidad producida. Dependiendo del tipo de fluido térmico en el receptor, se distinguen tres líneas de investigación: sales fundidas, partículas y gases. Este trabajo se centra precisamente en la última línea, proponiendo un nuevo diseño de receptor solar en microcanales, para gases presurizados y fluidos supercríticos [2].

      El nuevo diseño de receptor que se propone está basado en dos conceptos. En primer lugar, los paneles absorbedores adoptan una configuración radial, convergiendo en el eje de la torre. Esta configuración, conocida como STAR (Solar Thermal Advanced Receiver) ya ha sido propuesta para receptores tubulares [3]; la novedad de este diseño radica en que, en este caso, los paneles son estructuras compactas, que soportan mejor los altos flujos de radiación sin deformaciones. En segundo lugar, la estructura de cada panel absorbedor presenta una compacidad gradual, reduciéndose el diámetro hidráulico en cada paso respecto al paso anterior, según el fluido se va calentado. En la figura 1 se muestra un esquema del diseño de receptor propuesto.

      La configuración radial presenta tres características que la hacen particularmente adecuada para gases y fluidos supercríticos. La primera característica es la reducción de las pérdidas térmicas al exterior en comparación con un receptor externo convencional, al reducirse el factor de visión gracias a la pseudo-cavidad prismática formada entre dos paneles convergentes adyacentes; esta reducción es muy interesante si además se tiene en cuenta que la temperatura de trabajo es elevada (700 ºC – 1000 ºC), como es habitual cuando se trabaja con gases, ya que no presentan restricciones en lo que a temperatura máxima se refiere. La segunda característica hace referencia a que la configuración radial permite que la radiación solar incida sobre ambas superficies expuestas del panel absorbedor, reduciendo el gradiente térmico a través del espesor del panel; esta disminución es importante, ya que el material empleado para la estructura compacta es un acero de conductividad térmica limitada (alrededor de 20 W/m/ºC), lo que provoca que la diferencia de temperatura entre filas de canales paralelos sea elevada. Por último, la tercera característica es el aumento de la superficie expuesta a la radiación solar en la configuración radial, comparada con un receptor externo convencional con la misma altura de panel y el mismo diámetro de torre; este aumento es necesario si se trabaja con gases y fluidos supercríticos, ya que aumenta la superficie de intercambio de calor, solventando en parte las características térmicas limitadas de estos fluidos.


      Figura 1. Esquema del receptor solar central en microcanales analizado en este trabajo.

      Respecto a la compacidad gradual, lo que permite es mejorar la transmisión de calor de los paneles absorbedores en aquellas zonas en las que está más comprometida la refrigeración adecuada del panel, bien porque el flujo de radiación solar concentrada sea mayor, bien porque las características térmicas del fluido empeoren al irse calentando. En concreto, en la figura 1, el receptor está formado por 6 paneles absorbedores convergentes. Cada panel absorbedor presenta dos pasos, y el fluido entra por la parte inferior del panel y próxima al diámetro de la torre; recorre el primer paso en dirección vertical, invierte el sentido para recorrer verticalmente el segundo paso, y salir por la parte inferior próxima al eje de la torre. Como se observa en esa misma figura 1, el segundo paso presenta más compacidad (canales más estrechos) que el primer paso, lo que permite aumentar la turbulencia y mejorar la transmisión de calor en el segundo paso, que es precisamente el que está sometido a un mayor flujo de radiación solar y está refrigerado por un fluido a mayor temperatura que en el primer paso. Al realizarse esta disminución del diámetro en sólo uno de los pasos, la pérdida de presión asociada es comparativamente menor que si esta reducción afectase a los dos pasos.

      Referencias

      [1] Mehos, M. et al., 2017. Concentrating Solar Power Gen3 Demonstration Roadmap (No. NREL/TP–5500-67464, 1338899). https://doi.org/10.2172/1338899

      [2] Ho, C.K. et al., 2014. United States Patent Application 14535100, Bladed Solar Thermal Receivers for Concentrating Solar Power, Sandia Corporation.

      [3] Montes, M.J. et al., 2021, Receptor solar constituido por paneles absorbedores basados en estructuras compactas. Spanish Patent Application No. 202131189.

      Contacto

      María José Montes, Investigadora principal del grupo UNED-STEM del programa ACES2030-CMmjmontes@ind.uned.es

      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía.

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      Martes, Noviembre 15, 2022 - 06:05
    3. Autores: Ricardo I. Rodríguez, Marina Sicignano, Montaña J. García, Rodrigo G. Enríquez, Silvia Cabrera y José Alemán

      Resumen: los aminoácidos y las aminoamidas son estructuras que tienen una gran importancia desde el punto de vista biológico, y también desde el sintético. En este trabajo, los autores muestran su preparación mediante fotoquímica de flujo, lo que provee una nueva metodología muy eficiente, ya que utiliza la luz como método alternativo para su síntesis. Adicionalmente, la reacción es extremadamente eficiente, y en tan solo 5 minutos, se pueden obtener un gran número de aminoamidas con gran pureza, y una gran variedad estructural.

      Abstract: Aminoacids and aminoamides are reiterative molecular subunits in transcendental molecules, which contain attractive functionalities for (bio)synthetic purposes. Herein, their preparation by harnessing flow photocatalysis is described, which provides significant improvements over other catalytic methods in terms of efficiency while outperforming an analogous batch setup. A reaction time of five minutes, operational simplicity and absence of purification steps for the isolation of final products evidence an enhanced performance.

      Se ha desarrollado una nueva metodología para la generación de derivados de α-aminoamidas de una forma rápida, eficaz y respetuosa con el medio ambiente mediante la aplicación de química de flujo bajo condiciones fotocatalíticas.

      Hoy en día, el desarrollo de nuevas metodologías que nos permitan sintetizar productos de una forma eficaz, con altos rendimientos, en gran escala y en tiempos cortos de reacción es un área de gran interés debido a los grandes beneficios que supondrán dichos métodos a nivel industrial. Además, con el fin de establecer procesos más respetuosos con el medio ambiente, es deseable emplear disolventes “verdes”, es decir, menos tóxicos y más seguros, y el uso de catalizadores que no contengan metales. Como solución a algunos de estos problemas, una de las ramas de la catálisis que se está desarrollando en los últimos años es la fotocatálisis, que utiliza la luz como fuente de energía. Sin embargo, esta área presenta como inconveniente principal la poca escalabilidad de los procesos fotoquímicos. Es ahí cuando surge la idea de combinar la fotocatálisis y química de flujo, ya que esta última puede mejorar sustancialmente las reacciones fotocatalíticas. Teniendo en cuenta todas estas cuestiones, recientemente hemos desarrollado una nueva metodología, en la cual, la generación de dos radicales (centrados en N y en C, respectivamente) mediante un proceso TTET (Triplet Triplet Energy Transfer) bajo condiciones de flujo fotocatalíticas, ha permitido el desarrollo de una gran librería de compuestos con elevado interés biológico como son los derivados de α-aminoamidas en tan solo 5 minutos de reacción.

      Tradicionalmente, las rutas sintéticas descritas en la bibliografía para la obtención de α-aminoamidas requerían del uso de reactivos peligrosos o poco efectivos que además generaban, productos secundarios no deseados, por lo que las purificaciones eran complejas y las reacciones no se podían escalar. Un enfoque basado en la fotocatálisis nos ha permitido realizar de manera directa la obtención de estos compuestos de manera versátil y novedosa. En este trabajo, hemos podido solventar todos los problemas sintéticos que existían previamente en la síntesis de α-aminoamidas a través de la sinergia de la fotocatálisis y química de flujo. Los ésteres de oxima, tras su fotosensibilización mediante TTET y posterior extrusión de CO2, generan un radical alquílico centrado en C y un radical iminio centrado en N los cuales interaccionan regioselectivamente con el doble enlace de la carboxamida. Además, un gran avance es la reducción de los tiempos de reacción, de 16 horas a 5 minutos gracias a la sinergia de ambas metodologías. El uso de un disolvente orgánico considerado respetuoso con el medioambiente, la reducida generación de residuos y la elevada economía atómica hacen que esta metodología pueda ser considerada como sostenible. Además, este método puede ser aplicado en presencia de múltiples grupos funcionales, permite la introducción de nuevos grupos funcionales en la molécula y la derivatización de moléculas bioactivas. Finalmente, y gracias a las ventajas de la química de flujo, se ha desarrollado un sistema en línea donde es posible aislar el compuesto final en forma de sal sin necesidad de purificación. Esto hace que nuestro método sea considerado como versátil, eficaz y verde. Por último, hemos propuesto un mecanismo en base a experimentos realizados y apoyado en otros procesos descritos en la literatura.

      En definitiva, los autores han desarrollado una nueva aproximación sintética, donde los ésteres de oxima ha supuesto un gran avance, permitiendo la bifuncionalización de dobles enlaces provenientes de carboxamidas insaturadas. Así, han establecido una metodología que presenta una gran versatilidad y tolerancia a diferentes grupos funcionales, lo que nos ha permitido extender el protocolo en moléculas que presentan amidas, cetonas, ésteres, derivados heteroaromáticos, etc. Los derivados de las aminoamidas pueden ser, a su vez, sintetizados, hidrolizados y purificados en una sola operación gracias a la aplicación de la fotocatálisis en flujo, aislándolos con excelentes rendimientos y gran pureza.

      Referencia bibliográfica:

      R. I. Rodríguez, M. Sicignano, M. J. García, R G. Enríquez, S. Cabrera y J. Alemán. Taming photocatalysis in flow: easy and speedy preparation of α-aminoamide derivatives. Green Chem., 2022, 24, 6613.

      Contacto

      José Alemán, Responsable del Grupo FRONCAT e Investigador responsable del Grupo FRUAM del Programa FotoArt-CM – jose.aleman@uam.eswww.uam.es/jose.aleman
      Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

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      Martes, Noviembre 8, 2022 - 12:35
    4. Autor: José Ignacio Martínez, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)

      Aunque los átomos de metales de transición aislados presentan momentos magnéticos orbitales altos, cuando se colocan en sólidos, el entorno cristalino conduce a su extinción parcial o total. Un momento orbital “quencheado” se asocia con una anisotropía magnética baja que reduce la estabilidad magnética del nanomaterial. Una posible ruta para “liberar” el momento orbital es la reducción del número de coordinación en sistemas de baja dimensionalidad. Investigadores liderados por el Dr. David Écija (IMDEA Nanociencia) y el Dr. Carlos Martí-Gastaldo (ICMol) han diseñado una red orgánica de cobalto preparada mediante síntesis en superficie sobre un sustrato de Au(111), que manifiesta un alto momento magnético orbital sin precedentes.

      Figura 1. (Izquierda) Imagen STM de la red Co-HOTP sobre Au(111). (Derecha) Estado fundamental más favorable en configuración antiferromagnética con espín en el plano mediante simulaciones teóricas.

      Las estructuras organometálicas son sistemas con una gran versatilidad, lo que las convierte en candidatas ideales para diseñar a-la-carta las propiedades fundamentales de los materiales. Cuando estos sistemas se preparan en superficies, pueden surgir nuevas propiedades cuánticas debido a su baja dimensionalidad: con espesores incluso de un átomo. En el caso de las estructuras 2D de metales de transición, la reducción del número de coordinación en una superficie puede conducir a la relajación del momento orbital y al consiguiente aumento de la anisotropía magnética. Una alta anisotropía magnética es esencial para el desarrollo de aplicaciones magnéticas como almacenamiento de datos y dispositivos espintrónicos. Además, en el caso de redes preparadas con moléculas conjugadas π-d, se produce un aumento del acoplamiento entre los átomos metálicos que puede dar lugar a estados fundamentales antiferromagnéticos. Los materiales antiferromagnéticos presentan algunas ventajas para aplicaciones prácticas en comparación con los materiales ferromagnéticos, como una mayor robustez y una dinámica más rápida. En un estudio reciente publicado en la prestigiosa revista Journal of American Chemical Society [JACS 2022, 144(35), 16034-16041] se recogen los principales resultados obtenidos sobre la síntesis y la caracterización de una novedosa red metalorgánica 2D que consta de moléculas de 2,3,6,7,10,11-hexahidroxitrifenileno (H6HOTP) coordinadas con átomos de cobalto en una superficie Au(111) tras la activación de los grupos funcionales hidroxilo. Los experimentos de microscopía túnel (STM) revelan una nanoarquitectura sin precedentes, muy distinta de la observada en química en disolución. Los cálculos teóricos revelan que el sistema tiene un estado fundamental antiferromagnético. Los experimentos de espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) y dicroísmo magnético circular de rayos X (XMCD) realizados en la línea de luz BOREAS del sincrotrón ALBA demuestran que la red Co-HOTP presenta un gran momento orbital no extinguido y una alta anisotropía magnética. Por otro lado, las curvas de magnetización son compatibles con el antiferromagnetismo, tal como lo predicen los cálculos teóricos. Estos resultados abren nuevas vías para el desarrollo de sistemas antiferromagnéticos de baja dimensionalidad con potencial aplicación en espintrónica y dispositivos de memoria. Este trabajo es una colaboración entre investigadores de IMDEA Nanociencia, ICMol, ALBA Synchrotron (BOREAS beamline), ICMM-CSIC y la Freie Universität Berlin, liderado por el Dr. David Écija y el Dr. Carlos Martí-Gastaldo.

      Contacto

      José Ignacio Martínez, Investigador del grupo ESISNA del programa FotoArt-CM.
      Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

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      Martes, Octubre 18, 2022 - 06:15
    5. Autora: Rocío Bayón, CIEMAT

       

       

      Para que un determinado material sea considerado como medio de almacenamiento, no sólo debe tener unas propiedades termofísicas adecuadas en el rango de temperaturas de la aplicación, sino que, además, dichas propiedades no tendrían que variar de forma significativa a lo largo de la vida de servicio del sistema. Por tanto, la estabilidad a largo plazo de los medios de almacenamiento térmico es una cuestión prioritaria que debería ser analizada en profundidad a la hora de desarrollar cualquier tipo de sistema de almacenamiento pues de ella depende que dicho sistema funcione de forma adecuada a lo largo de su vida útil y por lo tanto sea viable desde el punto de vista técnico y económico. Sin embargo y a pesar de la gran cantidad de potenciales aplicaciones, la implantación comercial de los sistemas de almacenamiento en calor latente es difícil debido a la falta de PCMs validados, pues a día de hoy no se cuenta con una metodología que permita asegurar su funcionamiento óptimo durante toda la vida útil de dichos sistemas. En este contexto, en la Unidad de Almacenamiento Térmico del CIEMAT surge la iniciativa de desarrollar una metodología que permita la validación de medios de almacenamiento, centrando la atención en los PCMs. De hecho, el desarrollo de esta metodología es una de las actividades que se han venido llevando a cabo por parte de esta Unidad dentro del Proyecto ACES2030.

      Así, en la reciente edición del Congreso Eurosun22 que tuvo lugar en la ciudad alemana de Kassel a finales de septiembre (https://www.eurosun2022.org/), la Unidad de Almacenamiento Térmico del CIEMAT presentó dos posters con sus correspondientes artículos donde se presentan resultados relacionados con el desarrollo y la implementación de dicha metodología. En concreto ambos muestran los resultados de los estudios de degradación de distintos ácidos grasos teniendo en cuenta que la evaporación es uno de los principales mecanismos responsables de dicha degradación. En uno de ellos (Kinetic Analysis Of TGA Measurements When Evaporation Is A Degradation Process In PCM) se presenta de forma más detallada cómo abordar el análisis cinético de las medidas de termogravimetría (TGA) cuando la evaporación es uno de los procesos de degradación más importantes o incluso el predominante, cuando un PCM se encuentra en estado líquido y sometido a temperaturas muy superiores a su punto de fusión. En el caso del otro poster (Study of Thermal Degradation of Adipic Acid as PCM Under Stress Conditions: A Kinetic Analysis), se presentan estudios de degradación del ácido adípico que en principio es un PCM con un gran potencial de aplicaciones pues tiene una temperatura de cambio de fase en torno a los 150 ºC y una entalpía de 240 kJ/kg, pero que, sin embargo, sufre una evaporación importante a temperaturas muy cercanas a su punto de fusión.

      Del primer trabajo se puede concluir que las condiciones de experimentales de las medidas TGA, tales como dimensiones del crisol y caudal de gas de purga, influyen de forma notable en los resultados de los cálculos cinéticos obtenidos a partir de dichas medidas, sobre todo cuando la evaporación es un proceso de degradación importante o predominante. Por tanto, el análisis cinético debe hacerse teniendo en cuenta dicha evaporación porque si no la extrapolación del comportamiento del PCM a largo plazo puede conducir a resultados y conclusiones erróneos (Figura 1-izquierda).

      En el segundo trabajo, la degradación del ácido adípico no solo se estudió mediante TGA sino también haciendo ensayos isotermos dentro de un horno tubular con el fin de tener unas condiciones experimentales más parecidas a las condiciones reales de servicio de un PCM. Ambos tipos de ensayos se analizaron teniendo en cuenta que la evaporación es el principal mecanismo de degradación cuando este PCM está fundido. De los resultados obtenidos en ambos casos se puede concluir que el ácido adípico se evapora rápidamente tras el proceso de fusión y por tanto no es viable su utilización como PCM, al menos en sistemas de almacenamiento que no sean herméticos (Figura 1-derecha).

      Figura 1. Velocidad de evaporación del ácido adípico: comparación de las curvas TGA para distintas velocidades de calentamiento con la curva de velocidad calculada teóricamente (izquierda). Predicción de la pérdida de masa de ácido adípico a lo largo de un año cuando permanece fundido a temperatura constante (Tfus+8 ºC +18 ºC and +23 ºC) (derecha).

      Contacto

      Rocío Bayón, Investigadora del grupo CIEMAT-ATYCOS del Programa ACES2030-CM
      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía

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      Martes, Octubre 11, 2022 - 05:18
    6. Autores: Alejandro Pérez, María Orfila, María Linares, Raúl Molina, Raúl Sanz, Javier Marugán, Juan Ángel Botas
      Grupo de Ingeniería Química y Ambiental, Universidad Rey Juan Carlos
      C/ Tulipán, s/n, 28933, Móstoles, Madrid

      En la actualidad, está en boca de todos el constante aumento del precio de la electricidad y de los combustibles convencionales, así como la incertidumbre asociada al suministro de gas natural por la dependencia geopolítica de este recurso. Todo esto se traduce en una situación de crisis energética que nos afecta a todos. Pero no hay que pensar sólo en la componente económica, también estamos viviendo y sufriendo los efectos medioambientales asociados al uso de recursos energéticos fósiles, siendo un ejemplo claro de estas consecuencias la subida de la temperatura media del Océano Atlántico que hace que se formen tormentas tropicales en zonas diferentes a las habituales, además de estar experimentando otra serie de fenómenos naturales poco usuales o adelantados con respecto a su periodo estacional habitual.

      Parece evidente que esta situación crítica deriva del sistema energético propuesto en las últimas décadas. Por este motivo, se ha producido un importante cambio de rumbo en los últimos años y ya los Estados Miembros de la Unión Europea firmaron un acuerdo en 2018 por el que se comprometieron a que para el año 2030 el 32 % de la energía final consumida fuera de origen renovable. Esto implica duplicar el uso de fuentes de energía renovables, lo que resultaría “sencillo” si se pone el foco en la generación de electricidad, pero ¿qué ocurre con el sector del transporte o las aplicaciones térmicas? En estos casos la electrificación renovable es complicada en el corto y medio plazo por lo que hay que pensar en otras alternativas, y es aquí donde toma gran fuerza e importancia el uso de hidrógeno como vector energético. Su poder calorífico es muy elevado: 1 kg de hidrógeno equivale aproximadamente a 3 kg de gasolina o diésel, o a 2,6 kg de gas natural. Además, cuando éste se quema produce agua como único producto de combustión, que podría ser almacenada y reutilizada para la obtención de más hidrógeno. Entonces, ¿por qué no se está usando ya?

      Uno de los principales problemas es la forma de producirlo. Tal y como se aprecia en la Figura 1 la obtención de hidrógeno puede ser muy variada, empleando combustibles fósiles, energía nuclear, o fuentes renovables. Sin embargo, para cumplir los objetivos fijados para el año 2030, e incluso para 2050, es necesario aumentar la cantidad de hidrógeno que se obtiene a partir de fuentes renovables, por lo que se precisan nuevos avances tecnológicos en esta línea de producción.

      Además, su almacenamiento y transporte resulta difícil debido a su baja densidad. Esto hace que otro aspecto fundamental para la incorporación del hidrógeno al sistema energético sea el desarrollo de nuevos sistemas de almacenamiento, o mejora de las prestaciones de los actuales, así como una gran inversión en las infraestructuras correspondientes.

      Figura 1. Diferentes fuentes de obtención del hidrógeno utilizadas en la actualidad

      Debido a esto, el hidrógeno ha sido uno de los “Trending Topic” más destacados y comentados en los últimos meses pero, no resulta suficiente el estudio y desarrollo de procesos renovables para la producción hidrógeno, también es necesaria una gran inversión para la implementación de la tecnología necesaria para su uso con fines energéticos. Debido a esto, la Comisión Europea ha aprobado recientemente la financiación de la línea IPCEI “Hy2Use” para fomentar la investigación dirigida a la construcción de infraestructuras destinadas a la producción, almacenamiento y transporte de hidrógeno, así como su aplicación industrial con fines energéticos. Así, 13 Estados Miembros: Austria, Bélgica, Dinamarca, Eslovaquia, España, Finlandia, Francia, Grecia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal y Suecia (Figura 2) aportarán hasta 5.200 millones de euros en concepto de financiación pública. Con esto se prevé que haya otros 7.000 millones de euros adicionales en inversiones privadas, de forma que empresas relacionadas con actividades en los diferentes Estados Miembros participen en esta línea.

      Es importante destacar que existen grandes iniciativas privadas que apoyan la innovación puntera y la construcción de infraestructuras a gran escala. Sin embargo, la Unión Europea ha detectado que estas iniciativas no se ejecutan debido a los riesgos económicos que entrañan estos proyectos. Por este motivo, los IPCEI permitirán a los Estados Miembros superar las deficiencias que existen en la actualidad en el mercado. Al mismo tiempo, garantizarán que la economía de la Unión Europea se beneficie de las inversiones privadas, limitando las posibles distorsiones de la competencia. Por otro lado, con estos proyectos IPCEI la Comisión establece una ruta clara, con un objetivo común al apoyar una estrategia clave para el futuro de Europa. Además, se incentiva a las empresas para dar el salto y ejecutar la inversión.

      Con “Hy2Use” se fomentarán los siguientes aspectos del empleo del hidrógeno:

      1. Construcción de infraestructuras para la producción, almacenamiento y transporte de hidrógeno.
      2. Desarrollo de procesos sostenibles para la integración del hidrógeno en procesos industriales convencionales que favorezcan la descarbonización.

      De este modo, se espera que “Hy2Use” fomente el uso de este combustible limpio reduciendo la dependencia del gas natural y de los demás combustibles fósiles, aumentando la penetración de las energías renovables en todos los sectores y ayudando a realizar la cada vez más necesaria transición del sector energético hacia una economía neutra en carbono.

      Figura 2. Países involucrados y estructura global de Hy2Use [1]

      Bibliografía

      [1] Comunicado de prensa de la Comisión Europea del 21 de septiembre de 2022: Ayudas estatales (europa.eu)

      Contacto

      Juan Ángel Botas, Investigador Responsable del grupo URJC-SOLAR del Programa ACES2030-CM.
      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía.

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      Lunes, Octubre 3, 2022 - 07:45
    7. Autores: Juan José Vilatela García, Andrew Johnston. IMDEA Materiales

      Los avances en la tecnología de fibra de nanotubos de carbono (CNT) del Instituto de Investigación Avanzada de Madrid (IMDEA) formaran parte de una revolución en la manufactura en los próximos cinco años, con capacidad para conducir a una reducción masiva de las emisiones de CO2. Como paso en esta dirección, recientemente se ha publicado una nueva investigación en la prestigiosa revista Science Advances que detalla un desarrollo significativo en el campo de las fibras de ultra alto rendimiento.

      Los CNT se consideran el bloque de construcción definitivo para tales fibras, y las nanoestructuras multidimensionales propuestas por el equipo de IMDEA Materiales crearían un material de una resistencia y una conductividad térmica y eléctrica sin precedentes. La investigación, que fue el resultado de un esfuerzo internacional conjunto con investigadores de España, Estados Unidos y Corea del Sur, encontró que las nanoestructuras multidimensionales propuestas superarían muchos de los límites asociados con las fibras sintéticas convencionales. La tecnología CNT tiene una amplia gama de aplicaciones, incluidos los sectores de automoción, aeronáutica, telecomunicaciones y la transferencia de datos.

      Y lejos de ser simplemente teórico, el equipo de IMDEA confía en que el uso a gran escala de los CNT está a la vuelta de la esquina. Estamos muy cerca de la industrialización de esta nueva clase de materiales: ahora tenemos las moléculas correctas, los métodos correctos para ensamblarlas y la comprensión de cómo producir materiales que superan a las fibras de carbono tradicionales. Eso se refleja, no solo en el hecho de que son más fuertes y rígidos, sino que tienen conductividades eléctricas y térmicas muy altas, algo que las fibras de carbono realmente no tienen. Este material comenzará a reemplazar, no solo a las fibras de carbono estructurales, sino también a los metales.

      El trabajo en CNT ha sido un foco del grupo de investigación del grupo de IMDEA Materiales desde 2011, pero los avances más recientes se produjeron después de poder combinar ese conocimiento con nuevos materiales producidos en los países socios Corea y EE. UU. La adopción de la tecnología CNT también podría ser un elemento clave para combatir el aumento de los niveles de CO2 dado su potencial para reemplazar el cobre, el acero, el aluminio e incluso el hormigón, cuyos procesos productivos tienen asociadas emisiones de CO2 anuales por encima de los millones de toneladas.

      Referencias

      Dongju Lee, Seo Gyun Kim, Seungki Hong, Cristina Madrona, Yuna Oh, Min Park, Natsumi Komatsu, Lauren W. Taylor, Bongjin Chung, Jungwon Kim, Jun Yeon Hwang, Jaesang Yu, Dong Su Lee, Hyeon Su Jeong, Nam Ho You, Nam Dong Kim, Dae-Yoon Kim, Heon Sang Lee, Kun-Hong Lee, Junichiro Kono, Geoff Wehmeyer, Matteo Pasquali, Juan J. Vilatela, Seongwoo Ryu, Bon-Cheol Ku. – Ultrahigh strength, modulus, and conductivity of graphitic fibers by macromolecular coalescence. Science Sdvances 8 (16), 2022. DOI: 10.1126/sciadv.abn0939

      Matteo Pasquali, Carl Mesters; Opinion: We can use carbon to decarbonize—and get hydrogen for free. Proceedings of the National Academy of Sciences 118(31):e2112089118    DOI: 10.1073/pnas.2112089118

      Contacto

      Juan José Vilatela, Responsable de Grupo de Nanocompuestos Multifuncionales de IMDEA Materiales e Investigador Responsable del grupo FIMDEAM del Programa FotoArt-CM.
      Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

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      Viernes, Septiembre 23, 2022 - 04:15
    8. Autor: Marcos Pita Martínez, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica de Madrid, CSIC

      Desde hace varias décadas la investigación de nuevas formas de aprovechar la energía solar para conseguir nuevos combustibles ha crecido exponencialmente, siendo espoleada por la necesidad de reintroducir el dióxido de carbono en la economía circular y reducirlo para evitar el efecto invernadero de este gas. A pesar de la multitud de materiales propuestos y los avances que se han producido, un paso clave para llevar estos hallazgos a su aplicación práctica requiere del estudio de escalado y mejora de las prestaciones que se esperan de los dispositivos de trabajo que, si bien son prometedores desde el punto de vista experimental a nivel de laboratorio, pueden encontrar dificultades a la hora de su aplicación fuera del mismo. En este sentido, para mejorar las prestaciones que dan los muy conocidos fotocatalizadores como el vanadato de bismuto o las perovskitas de haluros, es necesaria su implementación en materiales más adecuados que los típicos de laboratorio.

      El grupo británico de la Universidad de Cambridge liderado por el austríaco Prof. Erwyn Reisner ha realizado avances significativos en esta dirección, al estudiar cómo adaptar sus fotocatalizadores usados sobre materiales de laboratorio y depositados sobre soportes de vidrio para poder funcionar sobre soportes más ligeros y flexibles, tanto que pudieran flotar sobre superficies acuosas naturales como ríos, lagos o puertos marítimos [1]. Esto lo han logrado substituyendo el soporte del material donde depositar las capas de sus fotoelectrodos sobre PET (polietilentereftalato), un plástico de múltiples usos industriales, y usar técnicas litográficas propias de la industria de fabricación de teléfonos móviles para añadir los fotoelectrodos. De esta manera se pueden diseñar celdas fotoelectroquímicas autónomas tan ligeras que flotan sobre el agua y son capaces de producir, a partir de CO2 y agua, una mezcla adecuada de H2 y CO para servir como gas de síntesis, manteniendo una actividad comparable a la de los materiales de laboratorio y capacidad de trabajo por gramo de material.

      La diversificación y el avance en el desarrollo de aplicaciones ya demostradas en el laboratorio es un paso necesario para cubrir las necesidades demandadas frente al cambio climático y el exceso de efecto invernadero causado por el dióxido de carbono, necesitando de la combinación de todas las estrategias posibles en esta dirección.

      Referencias

      [1] Virgil Andrei et al. Floating perovskite-BiVO4 devices for scalable solar fuel production. Nature 2022, 608, 518-522.

      Contacto

      Marcos Pita, investigador del grupo FCF del programa FotoArt-CM
      Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

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      Viernes, Septiembre 9, 2022 - 04:46
    9. Autores: Dr. Alberto de la Calle (Investigador Titular de ASU Lightworks®, Arizona, EE.UU.) y Dr. Alicia Bayon (Investigadora del ICP-CSIC)

      El amoníaco (NH3) es el segundo químico industrial más producido en el mundo, siendo un componente esencial en la producción de fertilizantes. Su producción anual ronda los 180 millones de toneladas métricas y casi el 90% de esta producción se destina a satisfacer la demanda mundial de producción agrícola. El amoníaco también se ve cada vez más como un combustible verde y, en algunos sectores difíciles de descarbonizar como el transporte marítimo, ofrece muchas ventajas sobre el hidrógeno verde como combustible alternativo. Pero la forma en que se produce el amoníaco actualmente es insostenible. El proceso Haber-Bosch es el más utilizado para la producción de amoniaco. En él, el amoníaco se sintetiza a partir de hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2) mediante una reacción catalítica exotérmica a alta presión (150-300 bar) y a 350-500 °C. En este proceso, las materias primas esenciales (H2 y N2) se obtienen a partir de hidrocarburos: el H2 generalmente se deriva del metano (CH4) a través del reformado con vapor, y el N2 se obtiene del aire después de la eliminación del oxígeno (O2) a través de la combustión de CH4. Además, se queman combustibles fósiles adicionales para producir el calor y la energía mecánica necesarios en el proceso, lo que aumenta aún más las emisiones de dióxido de carbono (CO2). A nivel mundial, se genera una media de casi tres toneladas de CO2 por cada tonelada de amoniaco producida.

      Pero, ¿y si el amoníaco pudiera fabricarse de manera sostenible a partir de fuentes de energía renovables? ¿Y cómo podría este nuevo proceso aprovechar el calor solar además de la electricidad? Para diseñar procesos tan fundamentalmente nuevos, es necesario invertir una gran cantidad de financiación en I+D a nivel internacional. Sin embargo, hasta la fecha, la mayoría de los investigadores han buscado vías para convertir el proceso Haber-Bosch en verde (sin combustible fósil) o azul (combustible fósil, con captura y almacenamiento de carbono). Estos métodos aún manejan presiones muy altas para producir el amoníaco lo que dificulta su integración con fuentes de energía renovables e intermitentes.

      Entre las instituciones de investigación que trabajan en la producción de amoníaco verde, el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE por sus siglas en inglés) ha financiado un proyecto multi-institucional que propone un proceso alternativo al Haber-Bosch. En este proyecto trabajan los Laboratorios Nacionales Sandia, el Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad Estatal de Arizona (ASU) y proponen utilizar energía solar concentrada como única fuente de energía en la producción de amoniaco. En este proceso sostenible para la producción de amoníaco se separan el nitrógeno del aire usando calor de energía solar de concentración en lugar de los combustibles fósiles y reduciendo la presión necesaria para la síntesis del NH3. Esta tecnología encadena dos ciclos termoquímicos que se dividen a su vez en dos etapas más como se puede ver en la Figura 1. El primer ciclo sirve para separar el nitrógeno del aire con un oxido metálico en dos etapas. En la primera etapa se reduce térmicamente el óxido metálico, liberando parte del oxígeno contenido en su estructura. Esta reacción de reducción es endotérmica y el calor de la radiación solar concentrada proporciona la energía suficiente para que la reacción tenga lugar. En la segunda etapa, el óxido metálico reducido se re-oxida en aire, consumiendo el O2, lo que da como resultado una corriente de N2 de alta pureza. Una vez que se completa la reacción, el óxido de metal vuelve al primer paso, cerrando el ciclo.

      Figura 1: Esquema de las etapas del proceso de producción de amoniaco mediante ciclos termoquímicos. Etapa 1 – reducción solar del óxido metálico; Etapa 2 – separación del nitrógeno del aire y reoxidación del óxido metálico; Etapa 3 – síntesis de amoníaco por reacción de gas H2 con un nitruro metálico*; y Etapa 4: renitrurar el nitruro ahora deficiente en nitrógeno con el nitrógeno producido. *Tenga en cuenta que de arriba a abajo el orden de los pasos es: 1, 2, 4 y 3.

      El segundo ciclo produce amoníaco con un nitruro metálico en dos pasos. El primer paso es la reacción de síntesis de amoníaco (Etapa 4). En este paso, se reduce un nitruro metálico (se elimina el nitrógeno) con H2, lo que produce directamente NH3. En el segundo paso (Etapa 3), el nitruro metálico deficiente en nitrógeno se vuelve a nitrurar con el N2 purificado del primer ciclo, regenerando el nitruro. Una vez que se completa la reacción, el nitruro regenerado se puede volver a reducir, cerrando el ciclo, donde la entrada de reactivos sería aire e hidrógeno y la salida sería amoniaco y oxígeno. La investigación de un nitruro de trabajo efectivo para este proceso está actualmente en curso.

      Se pretende obtener un proceso que sustituya al Haber-Bosch. Las altas presiones de Haber-Bosch incrementan el coste de todos los componentes del proceso: reactor, intercambiadores de calor, tuberías y etapas de compresión. Además, el coste derivado de la energía requerida en la compresión es significativo, representando alrededor del 20% del consumo total. Si se puede producir amoníaco a presiones mucho más bajas, se evitan muchos costos y emisiones de CO2.

      Por otro lado, estas reacciones requerirían temperaturas más altas que el proceso de Haber-Bosch, que solo requiere entre 350 y 500 °C y el equipo de ASU todavía está trabajando en la selección de materiales para este ciclo termoquímico. El objetivo es alcanzar una temperatura cercana a los 500 °C tanto para la síntesis de amoníaco como para las reacciones de renitruración y un objetivo de presión máxima de 30 bares. Un sistema de recuperación de calor bien diseñado puede satisfacer toda la demanda de calor reutilizando el rechazo de calor en el subproceso de producción de nitrógeno.

      Las reacciones propuestas en este proyecto (reducción de óxido de metal, producción de nitrógeno, síntesis de amoníaco y renitruración) se encuentran en una etapa temprana de madurez técnica, y el equipo de ASU ha comenzado ahora el modelado del sistema y el análisis termodinámico y técnico-económico detallado para encontrar las condiciones óptimas de funcionamiento o el tamaño. El proyecto se ha extendido hasta finales de este 2022 y será entonces cuando veamos sus primeros resultados tanto experimentales como económicos.

      Contacto

      Alicia Bayón, Investigadora del grupo CSIC-ECI del Programa ACES2030-CM
      Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía

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      Viernes, Septiembre 2, 2022 - 05:42
    10. El desarrollo de tecnologías solares para producir combustibles de aviación se ha convertido en un reto energético mundial, pero sus logros se han limitado hasta el momento a estudios a escala de laboratorio.

      Un reciente artículo publicado en la revista Joule informa por primera vez la producción termoquímica de queroseno utilizando energía solar, agua y CO2, en un sistema experimental integral de producción del combustible en un campo solar de receptor central ubicado en el Instituto IMDEA Energía en Móstoles, España. Este trabajo, realizado en el marco del proyecto Horizonte 2020 de la UE SUN-to-LIQUID, supone un avance en el nivel de desarrollo tecnológico de la producción de combustibles solares al demostrar la viabilidad técnica de toda la cadena del proceso de conversión desde la radiación solar hasta el combustible líquido.

      La descomposición simultánea de H2O y CO2 mediante un ciclo termoquímico de oxidación/reducción empleando ceria da lugar a una mezcla sintética de H2 y CO (llamada gas de síntesis) con total selectividad, que se procesa posteriormente para obtener queroseno. El reactor solar de 50 kW consiste en una cavidad receptora que contiene una estructura porosa reticulada expuesta directamente a una concentración media de flujo solar de 2.500 kW/m2. Se confirma una eficiencia de conversión de energía solar a gas de síntesis del 4,1%, sin aplicar la recuperación de calor.

      Se trata de una demostración tecnológica pionera que representa un hito en el camino hacia la producción sostenible de combustibles de aviación, sector que en la actualidad depende en gran medida del queroseno de origen fósil y es responsable de grandes cantidades de emisiones de gases de efecto invernadero.

      Junto a IMDEA Energía, el consorcio SUN-to-LIQUID reúne centros de investigación y empresas trabajando en la producción termoquímica de combustibles solares, como Bauhaus Luftfahrt e.V., ETH Zúrich, DLR, Abengoa, ARTTIC y HyGear.

      Más información: https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.06.012

      Contacto

      Manuel Romero Álvarez, Investigador Responsable de IMDEA Energía en el proyecto SUN-to-LIQUID y coordinador del programa ACES2030-CM.

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      Miércoles, Agosto 3, 2022 - 11:21

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    Instituto Chileno de Permacultura