Energías renovables a partir de procesos químicos y electroquímicos: desarrollo de pilas de combustible y otros dispositivos eficientes

El Instituto de Tecnología Química atesora una amplia experiencia en el desarrollo de nuevos conductores de estado sólido y materiales electrocatalíticos mejorados y con nuevas propiedades. Estos materiales deben ser integrados en dispositivos electroquímicos e iónicos, como, por ejemplo, las pilas de combustibles, reactores de membranas iónicas, reactores electroquímicos, sensores, bombas iónicas, etc. Así, nuestro trabajo se centra en diferentes ámbitos: - Producción de energía: desarrollamos convertidores electroquímicos altamente eficientes, principalmente pilas de combustible, permitiendo así maximizar la utilización de energía química a partir de diferentes combustibles derivados de la biomasa (bioalcoholes, biogás, cultivos gasificados, etc.), combustibles fósiles (gas natural, diesel) y del vector energético hidrógeno. Actualmente, podemos encontrar diferentes tipos de pilas de combustibles, como por ejemplo, pilas de baja temperatura (PEM y DMPEC), y pilas de media y alta temperatura, principalmente pilas de óxidos sólidos (SOFC) con electrolitos conductores de oxígeno-iones y protones. El objetivo es mejorar la eficiencia, estabilidad y densidad energética a temperaturas moderadas para impulsar su introducción en el mercado para la producción energética estacionaria y no estacionaria. - Mitigación del cambio climático: en este ámbito, trabajamos en el desarrollo de membranas iónicas para separar selectivamente O2 y H2 provenientes de diferentes corrientes de gas. Este tipo de membranas permiten la producción de O2 puro económicamente rentable, y la separación estable de H2 de corrientes de reformado con elevados contenidos de CO2 a temperaturas elevadas. Gracias a estas membranas es posible el desarrollo de las denominadas plantas energéticas de emisión cero utilizando tanto O2 en el proceso de Oxyfuel, combustión de carbón o NG, o utilizando membranas de H2 en procesos de precombustión. Al contrario que en las plantas energéticas actuales, este nuevo esquema de plantas energéticas producirá una corriente de gas final compuesta principalmente por H2O y CO2, que pueden ser capturados y secuestrados fácilmente. - Procesos de intensificación: desde el ITQ trabajamos para la mejora de la eficiencia y de la seguridad en la fabricación de todo tipo de productos químicos, integrando el control de transferencia de masa/separación y el control de la transferencia de calor y de la cinética de la reacción. Esta estrategia combina membranas iónicas y microporosas, técnicas de miniaturación y catálisis de superficie. Unos ejemplos de intensificación de reactores son los reactores de membrana, reactores electroquímicos, sistemas monolíticos de membranas, etc. - Gestión de la eficiencia energética de fuentes renovables: desarrollamos componentes electrolizadores para producción de H2 permitiendo químicamenteel almacenamiento local/temporal en un excedente de energía, principalmente de origen solar, viento u otras fuentes. - Sensores de seguridad, automóviles y aplicaciones domóticas: la combinación de materiales iónicos de estado sólido, catálisis y nanotecnología nos da la posibilidad de desarrollar nuevos dispositivos de estado sólido iónico para sensores de gas/vapor integrados en sistemas de control complejos.

Aplicaciones

  • Pilas de combustibles
  • Electrolizadores
  • Membranas de separación de gases (oxígeno del aire; Hidrógeno)
  • Reactores catalíticos de membrana, sensores de estado sólido

Ventajas técnicas

  • Mayor eficiencia
  • Sistemas más robustos y duraderos
  • Nuevas rutas industriales.

Beneficios que aporta

  • Eficiencia energética
  • Almacenamiento de energía
  • Intensificación de procesos industriales
  • Seguridad en la producción energética y química
  • Reducción de costes de producción

Experiencia relevante

  • El Instituto de Tecnología Química es un centro de investigación mixto creado en 1990 por la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), con sede en el Campus de la UPV. Desde su puesta en marcha y hasta la actualidad, el ITQ se ha convertido en un centro de referencia en el ámbito de la investigación química. Así, sus investigaciones abarcan un amplio abanico de campos y aplicaciones, tales como materiales mesoporosos, mesoestructurados y orgánicos-inorgánicos; materiales microporosos así como su aplicación en catálisis; química fina; oxidación selectiva de hidrocarburos, desarrollo de pilas de combustibles y almacenamiento de hidrógeno; procesos catalíticos con catalizadores ácido/base bifuncionales; síntesis de hidrocarburos a partir de gas natural y de síntesis; procesos catalíticos de eliminación de contaminantes; catálisis computacional y combinatoria, energías renovables (aprovechamiento luz solar; transformación biomasa; producción y almacenamiento hidrógeno) y fotoquímica, procesos fotoquímicos y fotobiología. Dirigido por Avelino Corma, el ITQ mantiene una estrecha colaboración con empresas del sector de la tecnología química y de materiales, así como con compañías cuya actividad se centra en la producción y distribución de energía y gas, petroquímicas, etc., tanto a nivel nacional como internacional.