Durante el año 2023 de ejecución del Proyecto se han realizado las siguientes tareas:
1) Actividades de Gestión
.- Activación de los procedimientos de gestión económica con la UGEC-CR
.- Mantenimiento de la página web del Proyecto para difusión de resultados
.- Cuatro reuniones trimestrales de progreso del proyecto. Además se han realizado otras reuniones para ver el avance y resolver los problemas del proyecto.
2) Actividades de Investigación
.- En relación con las tareas T3.2 a T3.4.
Las membranas de PVA con diferentes contenidos de “chitosan” se testaron en una celda electroquímica de 4 cm2 y que operó en modo reversible. Es decir, modo electrolizador durante el cual, a partir de energía eléctrica se producía hidrógeno, sosa caústica en el cátodo y en el ánodo compuestos clorados, principalmente hipoclorito sódico (lejía) y en menor medida cloro. Y modo pila de combustible utilizando el hidrógeno y los compuestos de cloro, previamente formados para producir energía eléctrica. También se operó con la membrana Nafion. Se operó 2 h en electrolisis, otras dos horas en modo pila y se repitió de nuevo el ciclo. La temperatura de trabajo fue de 20 °C. En todos los casos se obtuvieron eficiencias culómbicas para la producción de hidrógeno cercanas al 95 %. El rendimiento en modo pila y modo electrolisis fue parecido en todas las membranas. Siendo algo mejor para la membrana con un 20 % de “chitosan” debido a la mejor conductividad protónica y mejor distribución de poros internos. Lo que indica que las membranas no fluoradas, basadas en PVA, se comportan igual o mejor que la membrana fluorada comercial Nafion. Esto es muy interesante, porque la UE tiene pensado prohibir en un futuro cercano el uso de compuestos fluorados debido a su alta toxicidad, lo que limitaría el uso de la membranas Nafion en este tipo de tecnologías. Los resultados han sido muy relevantes y se ha escrito un artículo científico que se ha mandado a la revista Desalination. A primeros del año que viene, 2024, se escribirá y se mandará otro más relacionado con el uso de este tipo de membranas no fluoradas a base de PVA.
Por otro lado, se han caracterizado y testado varias membranas comerciales para su uso en el reactor electroquímico reversible. En este caso, se ha estudiado el rendimiento de las mismas en modo electrolisis y en modo pila de combustible a diferentes temperaturas (20, 40, 60 y 80 °C). Se ha observado que al aumentar la temperatura aumenta el rendimiento.
También, se han desarrollado y estudiado catalizadores trimetálicos novedosos utilizando Pt, Ru y Sb para la oxidación de los compuestos de cloro, mientras que para la reacción de producción de hidrógeno se usaron catalizadores a base de óxido de plomo. Se probaron en una celda reversible de 1 cm2. Se alcanzaron eficiencias culómbicas cercanas al 65 %. Los resultados han sido muy prometedores y se han escrito dos artículos científicos que se han mandado a dos revistas Open Access (Catalyst y Nanomaterials).
En relación con la tarea 3.5
Se ha empezado a estudiar el proceso de absorción de CO2. Se ha empezado a poner en marcha la instalación experimental. También se tiene pensado hacer un estudio del proceso mediante el simulador ASPEN HYSYS.
Con respecto a la tarea 4.1
Se montó una celda de electrodiálisis en el laboratorio con electrodos comerciales DSA de óxido de rutenio, de 6,25 cm2 junto con membranas aniónicas y catiónicas alternadas, de 3,14 cm2 de sección, para obtener corrientes concentradas en sales a partir de aguas naturales para comprobar la eficacia de separación y la influencia de la concentración inicial en el proceso de separación. Aunque en una etapa inicial se probó titanio como electrodo catódico en el proceso, no otorgó resultados satisfactorios, por lo que se decidió utilizar electrodos simétricos en ambos compartimentos. Dichos procesos de electrodialización se llevaron a cabo hasta alcanzar una conductividad óptima (superior a 1 mS·cm-1) para el proceso de electrólisis en el que dichas aguas serán utilizadas. Se comprobó, además, la influencia de la disposición de las membranas, así como la cantidad de estas en el proceso.
Se realizaron dos experimentos de electrólisis con el rechazo de electrodiálisis, durante 100 minutos y utilizando 1,6 L del agua tratada, cada uno con electrodos distintos (Plomo y óxido de rutenio y titanio sobre titanio (RuO2TiO2/Ti)), para comprobar las diferencias operacionales y de producción de estos. Para el electrodo de plomo se obtuvo una producción de hidrógeno de 3,23 mg·(Wh)-1 y 3,51 mg·(Wh)-1 para el electrodo de rutenio. Para el cloro total, se obtuvo una producción de 66,48 mg·(Wh)-1 para el electrodo de rutenio y 47,05 mg·(Wh)-1 para el electrodo de plomo. Se observa una producción de hidrógeno similar para ambos electrodos y por energía consumida, pero la diferencia notoria se observa en la producción de cloro total, indicando que el electrodo DSA es más eficaz a la hora de producir utilizando agua tratada por electrodiálisis, y que dichas aguas son viables para la producción de hidrógeno mediante energías renovables.
En relación con la tarea 4.2
Se han diseñado varias celdas electroquímicas con impresoras 3D. Se ha estudiado el efecto de la alimentación de las corrientes en el proceso de electrolisis. Además, de en modo pila de combustible para su uso como celdas reversibles. Se estudiaron tres modos de alimentación de las corrientes de alimentación a la celda electroquímica en ambos compartimentos: Transversal-arriba; abajo-transversal y abajo-arriba. La segunda configuración fue la que peor resultados obtuvo, ya que consiguió una menor producción de hidrógeno y en modo pila de combustible la que menor cantidad de energía produjo. Las diferencias entre las otras dos configuraciones fue pequeña, en términos de eficiencia energética y producción de hidrógeno.
En relación con la tarea 4.3
De forma paralela a la tarea 3.5 se empezó con el estudio de captación de CO2 procedente del escape de grupos electrógenos Diesel para el bombeo de agua y el riego de cultivos de vid, con objeto de disminuir la huella de carbono.
En relación a la tarea 6.1
Se está recabando todos los datos de los paquetes de trabajo 3 y 4 para realizar la modelización de la gestión energética.
Con respecto a la tarea 6.2
Se ha realizado una estimación del impacto ambiental utilizando el software SIMA Pro de una de las membranas (Nafion) utilizadas en la tecnología EDEN
Actividades de Divulgación:
En el marco de este proyecto no solo se han realizado tareas de divulgación a la comunidad científica mediante artículos o charlas científicas, sino también a la Sociedad en general en diferentes medios de comunicación.
.- Se han publicado varios artículos/noticias de divulgación en varias revistas digitales:
* www.smartgridsinfo.es (29/11/2023) https://www.smartgridsinfo.es/2023/11/09/uclm-desarrolla-sistema-regulacion-energetica-sostenible-proyecto-ser4wine
* www.eldiario.es (5/12/2023) https://www.eldiario.es/castilla-la-mancha/agroalimentaria/eden-tecnologia-permite-almacenar-energia-renovable-sector-vitivinicola-emisiones-co2_1_10743892.html
.- El IP Justo Lobato ha participado en una entrevista de la Cadena Ser dentro del programa “La ventana de CLM” el 14 de noviembre de 2023 acerca del proyecto SER4WINE. https://cadenaser.com/audio/ser_castillalamancha_laventanadecastilla_lamancha_20231114_192000_194000/
.-Se han preparado y enviado tres artículos científicos a varias revistas. Ahora están siendo evaluados por la revistas: Desalination (Q1, JCR), Catalyst (Q2, JCR) y Nanomaterials (Q1, JCR)
.- Se ha realizado una contribución en forma de Presentación Oral en el congreso nacional organizado por el grupo especializado de electroquímica de la RSEQ” (GERSEQ 43) que se celebró de forma presencial en julio de 2023 en Ciudad Real. “Implementación de la tecnología EDEN en el sector vitivinícola” I. Requena, J. Lobato and M.A. Rodrigo.