4. Paquetes de trabajo

PT1 COORDINACIÓN TÉCNICA DEL PROYECTO Y GESTIÓN ECONÓMICA
AyO: Conlleva todas las actuaciones de coordinación entre los miembros del EI y los EPOs. Los IPs del proyecto ya han realizado esta tarea en proyectos anteriores dentro del Plan Nacional y también en planes regionales y europeos y están habituados al trabajo conjunto desde hace muchos años. Por este motivo, la coordinación técnica que se va a realizar pretende garantizar un flujo adecuado de conocimientos, conjuntamente con el PT2. Por otra parte, la cada vez mayor burocratización de la investigación obliga también a establecer y cuantificar en el tiempo las actuaciones meramente administrativas no directamente relacionadas con la investigación que se incluyen en este paquete y que consisten en: selección y contratación de investigadores, seguimiento económico de todas las actuaciones, redacción de informes técnicos y redacción de informes económicos. Las tareas de este paquete están coordinadas por uno de los dos IP y participarán todos miembros del EI. Ante cualquier contingencia, al existir dos IPs en la propuesta el papel sería asumido por el otro IP. R: JLB; PEI: MAR, JLB, JLL, CMF, MME, EVS, FLS, CO1, CO2; PE: T1-T12
T1.1: Gestión de la coordinación científica. H1.1.1: Organización de nueve reuniones trimestrales de coordinación entre investigadores (T1, T2, T3, T5, T6, T7, T9, T10, T11); H1.1.2: Organización de reuniones anuales de coordinación entre investigadores y EPOS (T4, T8 y T12); E1.1.1: Nueve actas de celebración de la reunión trimestral de coordinación entre investigadores (T1, T2, T3, T5, T6, T7, T9, T10, T11); E1.1.2: Tres actas celebración de la reunión anual de coordinación entre investigadores y EPOS (T4, T8 y T12)
T1.2: Gestión de la contratación de personal. H1.2.1: Contratación de dos personas con cargo al proyecto (T2); E1.2.1: Documentación generada en los dos procesos de contratación (T12)
T1.3: Gestión de adquisiciones y gastos. H1.3.1: Gestión anual de gastos y adquisiciones (costes de ejecución) (T1-T12); E1.3.1: Tres informes de compilación anual de documentación justificativa (T5, T9 y T12)
T1.4: Preparación de informes de seguimiento científico técnico para JCCM. H1.4.1: Preparación de informes anuales de ejecución (T5; T9 y T12); H1.4.2: Preparación de informe final del proyecto (T12); E1.4.1: Informes anuales de ejecución (T5, T9 y T12); E1.4.2: Informe final del proyecto (T12)
T1.5: Preparación de informes justificativos económicos para JCCM. H1.5.1: Preparación de informes económicos anuales (T5, T9, T12); E1.5.1: Tres informes económicos justificativos (T5, T9, T12)
T1.6: Gestión de la propiedad intelectual. H1.6.1: Gestión administrativa patentes derivadas del proyecto (T1-T12); H1.6.2. Gestión administrativa publicaciones derivadas del proyecto (T1-T12); E1.6.1. Informe sobre Patentes (T12); E1.6.2. Informe Publicaciones (T12)

PT2 GESTIÓN DEL CONOCIMIENTO
AyO: En este paquete se incluyen las actuaciones de difusión y transferencia de la tecnología, así como la puesta en valor de los resultados obtenidos en el proyecto ante la Sociedad. Para ello, hay programadas varias actuaciones que van desde la creación y mantenimiento de una página web como medio indispensable en la Sociedad actual para difundir conocimientos (blog.uclm.es/asepham), la organización de una Workshop ASEPHAM en la que se integren grupos de investigación y empresas discutiendo sobre los últimos avances científico-tecnológicos en el ámbito de la temática del proyecto y que permita una internacionalización del mismo, y las reuniones de coordinación entre investigadores, EPOs y otras organizaciones interesadas en el desarrollo de los objetivos que se persiguen en el proyecto. Se incluye también en este paquete la coordinación de la difusión de conocimientos en congresos científicos y la inclusión de todos los resultados de investigación publicados como artículos en el repositorio RUIDERA de la UCLM a fin de cumplir con el requirimiento de publicación en abierto sin por ellos gravar excesivamente el proyecto. Las tareas de este paquete están coordinadas por uno de los dos IP y participarán todos los miembros del EI. Ante cualquier contingencia, al existir dos IPs en la propuesta, el papel sería asumido por el otro IP. R: MAR; PEI: JLB, JLL, CMF, MME, EVS, FLS, CO1, CO2; PE: T1-T12
T2.1: Coordinación de conocimientos obtenidos en el desarrollo del proyecto. H2.1.1: Coordinación de conocimientos y redacción de informe de progreso trimestral entre investigadores. (T1-T12); H2.1.2: Coordinación anual de conocimientos con EPOs (T4, T8, T12); E2.1.1: Doce informes de progreso internos para grupo de investigación (T1-T12); E2.1.2: Tres informes de progreso para EPOs (T4, T8, T12)
T2.2: Desarrollo y mantenimiento de página web. H2.2.1: Desarrollo inicial de página web (T1); H2.2.2: Mantenimiento trimestral página web (T2-T12); E2.2.1: Publicación de página web (T1); E2.2.2: Actualización página web en trimestres (T2-T12)
T2.3: Organización de workshop científico tecnológica de carácter internacional. H2.3.1: Workshop ASEPHAM (T10); E2.3.1: Celebración de la Workshop (T10)
T2.4. Informe final y preparación próximos proyectos. H2.4.1: Obtención de conclusiones generales y preparación informe final (T12); H2.4.2: Planteamiento de próximos objetivos y redacción de la próxima actuación (T12); E2.4.1: Memoria final del proyecto de investigación (T12); E2.4.2: Solicitud nuevo proyecto Plan Regional (T12)
T2.5: Coordinación comunicación externa conocimientos. H2.5.1: Difusión de conocimiento en congresos especializados (T1, T5, T9); H2.5.2: Difusión de conocimiento en revistas especializadas y capítulos de libro (T1-T12); H2.5.3: Difusión de conocimiento en otros foros (T1-T12); E2.5.1: Informe sobre difusión (T12)
T2.6. Difusión en abierto de resultados de investigación. H2.6.1: Inclusión trimestral de resultados publicados en revista en repositorio RUIDERA (T2-T12); E2.6.1: Informe sobre difusión en abierto (T12)

PT3. DESARROLLO DE ELECTROLIZADOR BASADO EN PBI.
AyO: Esta actividad pretende optimizar el diseño del electrolizador en cuanto al ensamblaje membrana electrodo MEA (tipo de membrana y electrodos) y las condiciones de operación (presión, temperatura y composición de la corriente de SO2). Para ello, se van a utilizar como base placas bipolares ya existentes en el grupo de investigación que permiten el uso de MEAS de 25 cm2. Se van a probar tres tipos de membrana PBI, la PBI standard, la PBI curada térmicamente y la composite con TiO2 (T.3.1 Evaluación del funcionamiento del electrolizador con diferentes membranas de alta temperatura). Se van a sintetizar diferentes catalizadores para esta tecnología (Pt/C; Pt/SiCTiC; PtCr/C y PtCr/SiCTiC), si bien, en función de las actualizaciones en la bibliografía se podrá optar por otros catalizadores más prometedores. Estos catalizadores se van a depositar sobre el electrodo por electrospray, lo que significa que se usarán cargas inferiores a las indicadas en la bibliografía ( 1 mgPt/cm2). (T3.2 Evaluación del funcionamiento del electrolizador con diferentes catalizadores). Por último, se va a realizar una optimización de condiciones de operación mediante técnicas de optimización EVOP (con factores composición SO2, composición H2SO4 y temperatura) (T3.3.Optimización de las condiciones de operación del electrolizador). La incertidumbre de esta actividad es la mayor del proyecto y por este motivo su duración será de 15 meses (mes 1 a 15) para poder cubrir adecuadamente los posibles problemas encontrados. Dada la novedad la actividad dará origen como entregable a dos informes (o artículos científicos en su caso) y como hito a alcanzar está la fijación del diseño y las condiciones de operación de la etapa de electrolisis.
R: MAR; PEI: JLL;MME;CO1;
PE: T1-T5;
IA: ECE, ESAE, EPECE y ECAP; ES: Cromatógrafo de Gases con TCD,
H3.1: Selección tipo de membrana (T2); H3.2: Selección catalizador (T4); H3.3: Optimización condiciones de operación (T5);
E3.1: IAC sobre la selección MEA óptima (T4); E3.2: IAC sobre la selección de condiciones de operación óptimas (T5)

PT4. IMPACTO EN CELDAS DE COMBUSTIBLE PBI DE LA ALIMENTACIÓN CON HIDRÓGENO IMPURIFICADO CON ESPECIES DE AZUFRE.
AyO: En base a la experiencia del grupo se comprobará para cada uno de los diseños de la celda de electrolisis efectuados en la actividad anterior (diferentes MEAs) el funcionamiento del dispositivo en modo celda de combustible cuando el hidrógeno alimentado se encuentre impurificado por diferentes cantidades H2S, compuesto que previsiblemente va a estar presente en la corriente de hidrógeno formada en el electrolizador. La actividad se cubrirá simultáneamente con el PT3 (mes 1 a 15) y se plantean las tres mismas etapas. Por lo tanto, se van a probar tres tipos de membrana PBI (T.4.1 Evaluacion del funcionamiento de celdas de combustible con diferentes membranas de alta temperatura), y se evaluarán los electrodos preparados con los mismos catalizadores testados en el PT3 y depositadas por electrospray pero operando en modo celda de combustible y analizando cuál es el mejor catalizador para la oxidación de hidrógeno y cual para la reducción de oxígeno. Esta información es necesaria para realizar luego la actividad del PT7 (T4.2 Evaluación del funcionamiento de celdas de combustible con diferentes catalizadores). Por último, se va a realizar una optimización de condiciones de operación mediante técnicas de optimización EVOP (con factores composición H2S, y temperatura) y se prestará especial interés en la durabilidad del sistema (T4.3. Optimización de las condiciones de operación de la celda de combustible). La actividad dará origen como entregable a un informe (o artículo científico en su caso) y como hito la fijación de las condiciones de operación de la etapa de celda de combustible.
R: JLB; PEI: CMF;MME;CO2
PE: T1-T5
IA: ECE, ESAE, EPECE y ECAP; ES: Cromatógrafo de Gases con TCD
H4.1: Selección tipo de membrana (T2); H4.2: Selección catalizador (T4); H4.3: Optimización condiciones de operación (T5)
E4.1: IAC sobre el selección MEA óptima (T4); E4.2: IAC sobre selección de condiciones de operación óptimas (T5)

PT5. ALIMENTACIÓN CON FUENTES DE ENERGÍA RENOVABLE.
AyO: Se pretende comprobar cómo influyen perfiles de intensidad de corriente variables producidos por la alimentación por paneles solares fotovoltaicos en el funcionamiento del electrolizador. Para ello, sobre las condiciones consideradas como óptimas en PT3, se va a realizar el estudio de cómo afectan al funcionamiento del sistema electrolítico la aplicación de los siguientes patrones de alimentación eléctrica: patrón solar días de invierno (7 horas de luz utilizable con posibilidad de nubes) (T5.1. Alimentación electrolizador condiciones de invierno), patrón solar días de primavera-otoño (10 horas días con nubes y claros) (T5.2. Alimentación electrolizador condiciones de primavera-otoño), patrón solar verano (15 horas de luz utilizable) (T5.3. Alimentación electrolizador condiciones de verano). Para ello, se seleccionará un periodo de entre una y dos semanas en cada una de las tareas utilizándose los paneles solares ya disponibles por el grupo de investigación. La actividad dará origen como entregable a un informe (o artículo científico en su caso) y el hito a alcanzar es la realización de los tres ensayos con una duración neta superior a una semana en cada uno de ellos. La duración de la actividad es de nueve meses y se realizará entre los meses 13 a 21 del proyecto.
R: JLL; PEI: MAR; EVS; FLS; CO1
PE: T5-T7
IA: ECE, ESAE, EPECE, REN y ECAP; ES: Cromatógrafo de Gases con TCD
H5.1: completar estudio de vida electrolizador alimentado PV en condiciones de verano (T5); H5.2: completar estudio de vida electrolizador alimentado PV en condiciones de primavera-otoño (T6); H5.3: completar estudio de vida electrolizador alimentado PV en condiciones de verano (T7);
E5.1: IAC sobre alimentación del electrolizador con energía PV directa en diferentes condiciones (T7)

PT6. DESARROLLO DE LA ETAPA DE CONVERSIÓN DE ÁCIDO SULFÚRICO EN SO2.
AyO: Se optimizará el proceso de conversión térmica de ácido sulfúrico a SO2 de acuerdo con las condiciones óptimas de funcionamiento alcanzadas en los paquetes de trabajo 3 a 5 para el sistema de electrolisis y el de celda de combustible, comprobando experimentalmente la viabilidad de estas condiciones. Para ello, se utilizará un reactor catalítico y se determinarán las condiciones cinéticas y de equilibrio de este proceso en función de la temperatura de operación. Estos datos son de gran importancia para la realización del PT8, ya que son necesarios para el correcto funcionamiento del simulador con el que se pretende diseñar la integración de procesos. Dada que esta actividad es en la que el grupo tiene menor experiencia, se la va a dotar de un tiempo significativamente superior al que creemos necesario para los objetivos que se pretende cubrir, siendo la primera tarea de la misma el diseño y puesta en funcionamiento del montaje experimental en el que se incluya el catalizador con mejores características de acuerdo con la bibliográfica (más que probablemente óxido de hierro, aunque se decidirá durante la ejecución del proyecto en tiempo T5) (T.6.1. Diseño, montaje y puesta en funcionamiento del reactor catalítico). La segunda tarea es la evaluación de la influencia de la temperatura para diferentes composiciones de la corriente de alimentación (en proporción sulfúrico/SO2) (Tarea 6.2. Obtención de datos de equilibrio y cinéticos). La actividad dará origen como entregable a la instalación experimental y a un informe (o artículo científico en su caso) y el hito a alcanzar es la fijación de las condiciones de operación de la etapa. La duración de la actividad es de seis meses y se realizará entre los meses 16 a 21 del proyecto.
R: CMF; PEI: JLB;MME;CO2
PE: T6-T7
IA: ESAE, EPECE, y ECAP; ES: Cromatógrafo de Gases con TCD y las plantas a escala bancada ReactCAt y Absorb
H6.1: Diseño, montaje y puesta en funcionamiento del reactor catalítico (T6); H6.2: Evalaución cinética y equilibrio del proceso (T7)
E6.1: Reactor catalítico y planta para estudio(T6); E6.2: IAC sobre obtención de datos cinéticos y de equilibrio en la etapa termoquímica (T7)

PT7. INTEGRACIÓN DE PROCESOS ELECTROQUÍMICOS: CELDA REGENERATIVA.
AyO: Se pretende integrar los procesos de celda de combustible y electrolizador dentro de una celda única regenerativa de modo que sea compatible con la producción de hidrógeno cuando exista exceso de energía y con la producción de energía cuando sea esta sea deficitaria a partir del hidrogeno almacenado. Para ello, se utilizará la información alcanzada en los paquetes de trabajo PT3, PT4 y PT5. Una primera tarea, permitirá evaluar el funcionamiento de la celda cuando su modo de operación es cambiado con diferentes tipologías de ciclos (T7.1. Evaluación del modo de operación de la celda regenerativa). La segunda tarea consistirá en el escalado del sistema, generando una pila con al menos tres celdas, cuyo funcionamiento también será evaluado (T7.2. Escalado de la celda regenerativa). La actividad dará origen como entregable a un informe (o artículo científico en su caso) y los hitos a alcanzar son la construcción de esta celda regenerativa, de la pila de celdas y la comprobación de su funcionamiento de acuerdo con los valores operativos óptimos obtenidos en los paquetes de trabajo anteriores. La duración de la actividad es de un año y se realizará entre los meses 19 a 30 del proyecto.
R: JLB; PEI: JLL; CO2
PE: T7-T10
IA: ESAE, EPECE, ECE y ECAP; ES: Cromatógrafo de Gases con TCD
H7.1: Diseño, montaje y puesta en funcionamiento del celda regenerativa (T9); H7.2: Diseño, montaje y puesta en funcionamiento de la pila de celda regenerativa (T10)
E7.1: IAC sobre funcionamiento de celda y pila regenerativas (T10)

PT8. INTEGRACIÓN E INGENIERÍA DE PROCESOS.
AyO: Con esta actividad se pretende dimensionar adecuadamente todas las instalaciones auxiliares (incluyendo tipos de materiales) para realizar en el último paquete de trabajo (PT9) una prueba a escala prototipo en la que se utilicen como fuente de energía, la energía renovable de dos paneles fotovoltaicos o se simule una alimentación en motor de automóvil. Para ello, en una primera tarea se va a utilizar el simulador HYSYS-ASPEN para modelar todos los elementos de la planta, en base a los datos experimentales obtenidos en los paquetes de trabajo anteriores (T8.1. Simulación proceso completo). Asimismo, y simultáneamente a T8.1, se va a estudiar experimentalmente los procesos de absorción- desabsorción del SO2 en ácido sulfúrico y de SO2 y oxígeno (T8.2. Evaluación de los procesos de separación LG). Con todos estos elementos se va a corregir el prediseño que ya se ha realizado durante la preparación de este proyecto (para solicitar presupuestos) y se van a adquirir los elementos auxiliares necesarios para disponer de una instalación con la que probar los procesos electrolíticos y de celda de combustible en pila de al menos tres celdas regenerativas (Tarea 8.3.diseño de la planta completa). Los hitos a alcanzar en esta actividad serán la obtención de un simulador del proceso, el conocimiento de los datos de equilibrio LG de interés en los intervalos de operación y el diseño de un prototipo a realizar en el siguiente PT. Los entregables serán tres informes (o artículos científicos), en los que se describirán cada uno de los hitos. Está prevista una duración de nueve meses (mes 22 a 30)
R: MAR; PEI: CMF; EVS; FLS; CO1
PE: T8-T10
IA: ESAE, EPECE, ECE, AH, LP, CM y ECAP; ES: Cromatófrafo de Gases con TCD; ReacCAt; Absorb;
H8.1: Simulación del proceso ASEPHAM (T9); H8.2: Datos de equilibrio L-G (T9); H8.2: Diseño y adquisición de elementos del prototipo ASEPHAM (T10)
E8.1: IAC sobre Simulación de ASEPHAM (T9); E8.2: IAC sobre equilibrio L-G (T9); E8.3: IAC sobre diseño del proceso con ingeniería (T10)

PT9. PRUEBA DE CONCEPTO DE LA TECNOLOGÍA COMPLETA.

AyO: Una vez diseñado el prototipo se construirá (T9.1. Ensamblado del prototipo) y se realizarán dos pruebas para evaluar el funcionamiento del mismo en los dos casos de estudio para los que se encuentra mayor potencial de aplicación: acumulación de energía excedente en parque solar fotovoltaico (T9.2. Caso de estudio 1) y motor híbrido de automóvil (T9.3. Caso de estudio 2). Obviamente, dadas las limitaciones temporales del proyecto, los perfiles de alimentación eléctrica en cada uno de los casos será simulados intentando que se parezcan lo máximo posible a la realidad. El entregable de esta actividad consiste en dos informes, uno por cada uno de los casos de estudio (con posible publicación científica) y los hitos a alcanzar serán la construcción del prototipo, la realización completa de los dos estudios. Está prevista una duración de doce meses (mes 25 a 36).
R: JLB; PEI: MAR; JLL;CMF; EVS; FLS; CO1;CO2
PE: T9-T12
IA: ESAE, EPECE, ECE, ECAP; ES: Cromatógrafo de Gases con TCD; ReacCAt; Absorb
H9.1: Ensamblando planta (T9); H9.2: experimentación caso de estudio 1 (T11); H9.3: Experimentación caso de estudio 2 (T12)
E9.1: Planta prototipo ASEPHAM (T9); E9.2: IAC sobre caso de estudio 1 (T11); E9.3: IAC sobre caso de estudio 2 (T12)