6. Progreso del proyecto

Durante estos meses de ejecución del Proyecto (Agosto-Diciembre 2019) se han realizado las siguientes tareas:

1) Actividades de Gestión
.- Activación de los procedimientos de gestión económica con la UGEC-CR para el año 2019
.- Gestión para la contratación de una Ingeniera Medioambiental para incorporación al personal investigador del proyecto
.- Gestión para realizar una pequeña estancia de uno de los miembros del equipo de trabajo en Valencia para aprender a usar uno de los equipos (electrospray) del laboratorio para actividades del Proyecto.
.- Reuniones con los diferentes miembros del equipo de investigación y de Trabajo. Además, se han realizado dos reuniones trimestrales (septiembre 2019 y diciembre 2019) con todos los miembros del equipo e Investigación.

2) Actividades de investigación
– Se han preparado electrodos con diferentes técnicas de deposición de la capa catalítica, por aerospray, pipeta y electrospray…Los electrodos fueron caracterizados electroquímicamente en una semicelda y físico-químicamente por DRX, se analizó también el carácter hidrófobo de los mismos.
– Se ha continuado trabajando con diferentes membranas de PBI, comerciales y preparadas en nuestro laboratorio.
– Se han hecho algunos ensayos con membranas de PBI comerciales y catalizadores comerciales para desarrollar una celda regenerativa, es decir, que opere en modo pila y modo eletrolisis (PT7). El rendimiento en modo pila era excelente pero luego en modo electrolisis el rendimiento era bueno pero la durabilidad era muy excasa, menos de 1 h de operación en modo electrolisis.
– Se realizaron ensayos con o sin vapor de agua en el ánodo de la celda de electrolisis del SO2 Se observó que el rendimienteo era algo mejor cuando se introducía SO2 seco, pero la durabilidad era menor.
.- Se están comparando el funcionamiento de la celda de electrolisis con membranas de PBI dopadas con ácido fosfórico y dopadas con ácido sulfúrico.
.- Además se está buscando un protocolo de operación que permita evaluar los diferentes materiales que se van a testar en este proyecto (catalizadores y membranas)
.- Se ha puesto a punto la instalación para llevar a cabo la descomposición térmica y catalítica del H2SO4 en SO2 y O2. Se han realizado las pruebas hidráulicas para detectar fugas. Por otro lado, se ha simulado una planta de descomposición térmica de H2SO4 con el programa de simulación Hysys en el marco de un TFG del Grado en Ingeniería Química. En ella se han dimensionado los principales equipos (reactor, intercambiadores de calor, columnas de separación y bombas).
Estos resultados suponen un grado de avancedel 50 % aprox. del PT6, lo que implica que vamos en esta actividad con adelanto de acuerdo a la planificación planteada en el Proyecto.

3) Actividades de difusión
.- Se ha realizado una Comunicación Oral a un congreso internacional (CARISMA, 2019) que se celebró en agosto, en Alemania. “First results and perspectives of phosphoric acid doped PBI membranes for the SO2 depolarized electrolysis at temperatures higher than 100 °C” S. Díaz-Abad, M. Millán, M.A. Rodrigo and J. Lobato.
.- Se ha publicado un artículo sobre diferentes soportes para los catalizadores de la electrolisis del SO2 a alta temperatura en una revista JCR, Q1 (Indice de impacto =4,1). “Synthesis and characterization of Pt on novel catalyst supports for the H2 production in the Westinghouse cycle” J. Lobato, S. Díaz-Abad, M.C. Peláez, M. Millán, M.A. Rodrigo. Int. J. Hydrogen Energy 2019, In press;
doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.10.154
.- Se ha enviado un abstract de 3 páginas para dar una comunicación Oral el próximo año en el congreso Internacional sobre hidrógeno WHEC2020
Estos resultados hay que sumarlos al artículo ya publicado en el anterior periodo (informe periodo enero-julio 2019) lo que indica que el número de publicaciones obtenidas en este Proyecto es muy prometedor.

Durante los meses de Diciembre 2019 hasta Agosto 2020 se han realizado las siguientes tareas:

1)Actividades de Gestión

2)Actividades de Investigación
– Se han preparado membranas de PBI modificadas con diferentes métodos. Se procedió a una modificación química mediante sulfonación de las cadenas poliméricas para dotar a la membrana de mayor resistencia química. Por otro lado se obtuvieron membranas con un relleno inorgánico (partículas de dióxido de titanio) y con un relleno orgánico (partículas de óxido de grafeno) para mejorar las prepiedades mecánicas de la membrana, propiedades físicas y químicas.
-Se estudió el rendimiento de la celda de electrolisis con las membranas producidas con difentenes contenidos de óxido de grafeno con el objetivo de encontrar un óptimo de contenido de estas partículas.
– Además también se modificó la estructura química de las partículas orgánicas de óxido de grafeno mediante sulfonación, con lo que se pretende dotar de conductividad protónica a dichas partículas y de esta forma mejorar la conductividad de las membranas. Las membranas con estas partículas modificadas serán preparadas en un corto plazo de tiempo.
-Se han estudiado varios soportes híbridos de SiCTiC con carbon Vulcan como soportes para catalizadores para la electrolisis de SO2. Se ha estudiado y comparado su durabilidad con respecto al Pt/V comercial para así mejorar su resistencia química a altas temperaturas.
-Se ha llevado a cabo un simulador del proceso en Excell para simular los datos experimentales obtenidos.
– La instalación ha sido mejorada y es un punto de mejora constante para facilitar la operación de la celda y conseguir resultados más reproducibles.
– Además se está estudiando la descomposición de ácido sulfúrico que es un producto de la etapa anterior de electrolisis.

3)Actividades de difusión
– Se ha realizado una contribución en forma de poster en congreso internacional organizado por la “International society of Electrochemistry” (71th annual meeting) que se celebró de forma online. “In search of the best operation conditions for the so2 electrolysis at high temperature (100-200 °C)” S. Díaz-Abad, M.A. Rodrigo and J. Lobato.
– Se ha realizado una comunicación oral Keynote en el workshop ESFC’20 de forma online, celebrado en Septiembre en Inglaterra. “Graphene oxide as organic filler for PBI membranes used in the SO2 depolarized electrolysis” Díaz-Abad, M. Mouawad, M.A. Rodrigo and J. Lobato
-Se ha enviado a publicación un artículo con resultados obtenidos hasta ahora de la electrolisis de SO2 a alta temperatura.