Propuestas de TFM de años anteriores

Curso académico: 2025-2026 · 2024-2025 · 2023-2024 · 2022-2023 · 2021-2022 · 2020-2021 · 2019-2020 · 2018-2019

UAM · Centro Nacional de Investigaciones Metalurgicas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) · FCC Medio Ambiente · Instituto IMDEA Energía · Instituto IMDEA Nanociencia · Instituto de Catalisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) · Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC) · Instituto de Optica del CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM) de la UAM · Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC · Instituto de Óptica-CSIC · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT · Nanomate · SENER Mobility S.A. · Universidad Rey Juan Carlos · Universidad San Pablo CEU

Sistema TFM - MECF

Departamento de Física Aplicada 5 propuestas

Relajación Superficial y Energía de Superficie en Si(100): Un Estudio Computacional con ABINIT para Aplicaciones en Dispositivos Fotovoltaicos Teórico

Tutor/a principal: David Martín y Marero
Tipo de trabajo: Teórico
Descripción: Resumen:

La superficie Si(100) no es un simple límite geométrico: es un mundo cuántico donde la simetría se quiebra, los enlaces dimerizan y emergen propiedades que dictan el comportamiento en interfaces fotovoltaicas. Este trabajo propone un estudio computacional desde primeros principios de la relajación atómica y energía de superficie en esta orientación crucial, utilizando ABINIT y DFT para desvelar los secretos estructurales que impactan en la eficiencia de dispositivos.

Metodología ABINIT:
• Construcción de estructura \\\"slab\\\" con orientación (100) y vacío (>15 Å)
• Relajación de posiciones atómicas mediante algoritmo de Broyden
• Cálculo de energía de superficie γ = (E_slab - N×E_bulk)/(2A)
• Análisis de densidad de estados (DOS) superficial con AbiPy
• Estudio de posibles reconstrucciones 2×1

Objetivos:
1. Implementar protocolo computacional robusto para estudio de superficies
2. Calcular energía de superficie de Si(100) y evaluar convergencia con energía electrónica máxima (\"ecut\") y la malla de puntos k.
3. Caracterizar geometría relajada y analizar patrones de reconstrucción
4. Relacionar propiedades electrónicas superficiales con aplicaciones fotovoltaicas

Bibliografía:
• Northrup, J. E. (1991). Physical Review B - Reconstrucciones Si(100)
• Ramstad, A. et al. (1995). Surface Science - Estudio ab initio de superficies
• Tutoriales ABINIT de superficies (actualizado 2023)
• Giustino, F. (2014) Materials Modelling using DFT - Fundamentos
Metodología: Aspectos prácticos que facilitarán el trabajo:
• Proyectos realizable en un portátil personal estándar
• Guía personalizada en la escritura y depuración de códigos ABINIT/AbiPy
• Posibilidad de usar entornos cloud (Binder, Google Colab, Kaggle Notebook, ...) si se requiere
• Seguimiento cercano: reuniones semanales y apoyo continuo en resolución de problemas
• Bibliografía comentada con artículos clave y guías de estudio específicas

Habilidades que se desarrollarán:
• Competencia en ABINIT - uno de los códigos DFT más utilizados internacionalmente
• Capacidad para diseñar y escribir ficheros de configuración de simulación computacional
• Análisis crítico de resultados y contraste con literatura científica
• Visualización científica profesional y presentación efectiva de datos complejos
• Metodología para la validación y verificación de cálculos DFT
Perfil del/la estudiante: Haber cursado la asignatura de \"Simulación Computacional y Automatización de Sistemas\" del Máster.

Estructura de Bandas del Grafeno: Simulación Computacional de un Semimetal de Dirac con ABINIT Teórico

Tutor/a principal: David Martín y Marero
Tipo de trabajo: Teórico
Descripción: Resumen:
El grafeno representa la frontera donde la física de materiales se encuentra con la relatividad cuántica. Este trabajo propone un viaje computacional desde primeros principios a través de su estructura de bandas electrónica, utilizando ABINIT y DFT para reproducir y analizar el emblemático \\\\\\\"cono de Dirac\\\\\\\", desentrañando cómo emerge la física de fermiones sin masa de una simple red hexagonal de átomos de carbono.

Metodología ABINIT:
• Construcción de celda unitaria hexagonal (2 átomos de C) con simetría P6/mmm
• Optimización de parámetro de red con algoritmo de relajación total
• Cálculo de bandas a lo largo de caminos de alta simetría Γ→M→K→Γ
• Visualización avanzada con AbiPy y análisis de derivadas
• Cálculo de velocidad de Fermi alrededor del punto K

Objetivos:
1. Implementar protocolo completo para cálculo de estructuras de bandas
2. Visualizar y caracterizar cuantitativamente la degeneración lineal en punto K
3. Relacionar matemáticamente estructura de bandas con simetría de red
4. Cuantificar implicaciones del semimetalismo de Dirac en conductividad

Bibliografía:
• Wallace, P. R. (1947). Physical Review - Teoría de bandas del grafito (clásico)
• Castro Neto et al. (2009). Reviews of Modern Physics - Grafeno y conos de Dirac
• Novoselov et al. (2005). Science - Descubrimiento experimental (Nobel)
• Tutoriales ABINIT de estructura de bandas (ejemplos actualizados)
Metodología: Aspectos prácticos que facilitarán el trabajo:
• Proyectos realizable en un portátil personal estándar
• Guía personalizada en la escritura y depuración de códigos ABINIT/AbiPy
• Posibilidad de usar entornos cloud (Binder, Google Colab, Kaggle Notebook, ...) si se requiere
• Seguimiento cercano: reuniones semanales y apoyo continuo en resolución de problemas
• Bibliografía comentada con artículos clave y guías de estudio específicas

Habilidades que se desarrollarán:
• Competencia en ABINIT - uno de los códigos DFT más utilizados internacionalmente
• Capacidad para diseñar y escribir ficheros de configuración de simulación computacional
• Análisis crítico de resultados y contraste con literatura científica
• Visualización científica profesional y presentación efectiva de datos complejos
• Metodología para la validación y verificación de cálculos DFT
Perfil del/la estudiante: Haber cursado la asignatura de \"Simulación Computacional y Automatización de Sistemas\" del Máster.

Energía de Cohesión del Litio Metálico: Un Parámetro Fundamental para el Diseño de Ánodos en Baterías de Iones de Litio

Tutor/a principal: David Martín y Marero
Descripción: Resumen:
La energía de cohesión es el termómetro termodinámico que mide la estabilidad intrínseca de un material. En el contexto crítico de las baterías de ion-litio, donde el litio metálico emerge como ánodo de ultra-alta capacidad, esta magnitud determina fundamentalmente la estabilidad estructural y la termodinámica de formación de dendritas. Este trabajo aborda su cálculo desde primeros principios conectándolo directamente con aplicaciones energéticas.

Metodología ABINIT:
• Cálculo de energía de átomo de Li aislado en caja grande (aislamiento electrónico)
• Optimización completa de estructura bcc de Li (relajación celda+posiciones)
• Determinación precisa de E_coh = E_atom - E_bulk/N
• Análisis sistemático de convergencia respecto a energía electrónica máxima (\"ecut\"), malla de puntos k y difuminado térmíco.
• Generación de curva energía-volumen para obtener módulo volumétrico

Objetivos:
1. Implementar protocolo meticuloso para cálculo de energías de cohesión
2. Evaluar exhaustivamente convergencia de resultados con parámetros DFT
3. Comparar críticamente con valores experimentales y otros trabajos teóricos
4. Contextualizar en marco de diseño de materiales energéticos y estabilidad de ánodos

Bibliografía:
• Yin, Y. et al. (2020). Nature Reviews Materials - Ánodos de litio metálico
• Lejaeghere et al. (2016). Science - Reproducibilidad en cálculos DFT
• Wolverton & Zunger (1998). Physical Review B - Energías de cohesión en metales
• Tutoriales ABINIT de propiedades estructurales (guías paso a paso)
Metodología: Aspectos prácticos que facilitarán el trabajo:
• Proyectos realizable en un portátil personal estándar
• Guía personalizada en la escritura y depuración de códigos ABINIT/AbiPy
• Posibilidad de usar entornos cloud (Binder, Google Colab, Kaggle Notebook, ...) si se requiere
• Seguimiento cercano: reuniones semanales y apoyo continuo en resolución de problemas
• Bibliografía comentada con artículos clave y guías de estudio específicas

Habilidades que se desarrollarán:
• Competencia en ABINIT - uno de los códigos DFT más utilizados internacionalmente
• Capacidad para diseñar y escribir ficheros de configuración de simulación computacional
• Análisis crítico de resultados y contraste con literatura científica
• Visualización científica profesional y presentación efectiva de datos complejos
• Metodología para la validación y verificación de cálculos DFT
Perfil del/la estudiante: Haber cursado la asignatura de \"Simulación Computacional y Automatización de Sistemas\" del Máster.

Modificación de las propiedades optoelectrónicas nanoláminas de TiON mediante la interacción láser/iones para aplicaciones fotovoltaicas. Experimental

Tutor/a principal: Antonio Mariscal Jimenez
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El proyecto pretende controlar la cristalización y oxidación en nanoláminas de oxinitruro de titanio (TiON), un óxido conductor transparente, mediante interacciones láser-ión y ión-materia, con el objetivo de mejorar y ajustar las propiedades optoelectrónicas para aplicaciones fotovoltaicas. Mediante el calentamiento por láser de pulsos ultrarrápidos se puede mejorar, modificar o adaptar las propiedades optoelectrónicas en láminas ultradelgadas, ofreciendo múltiples ventajas sobre los métodos tradicionales de recocido térmico y permitiendo un control exquisito de la distribución de energía tanto espacial como temporalmente. Por otro lado, la interacción ión-materia proporciona una nueva vía, aún en fase de exploración, para sintonizar las propiedades optoelectrónicas en nanomateriales, ya que permite además alterar la composición del material gracias a la utilización de diferentes iones que pueden quedar implantados en la nanoestructura, abriendo la puerta a nuevas aplicaciones de detección óptica. El trabajo se dividirá en tres fases: 1) Introducción al estado del arte, técnicas de laboratorio, técnicas de caracterización y software de simulación. 2) Realización de los experimentos en el acelerador/láser ultrarrápido variando diferentes parámetros. 3) Caracterización de las propiedades optoelectrónicas de las irradiaciones realizadas. Las modificaciones realizadas se estudiarán antes y después del tratamiento térmico mediante técnicas de elipsometría espectroscópica (simulaciones computacionales, así como obtención de los modelos optoelectrónicos), Raman - difracción de rayos X y microscopia electrónica de barrido (SEM). Este trabajo se llevará a cabo en el Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM), una infraestructura científica singular distribuida, que cuenta con un acelerador de iones dedicado al análisis y modificación de materiales.
Metodología: El Trabajo está apalabrado con el estudiante Pedro Pulido Rivero

Análisis técnico para la implementación de energía solar fotovoltaica en estaciones de telecomunicaciones Experimental

Tutor/a principal: Raúl José Martín Palma · Departamento de Física Aplicada
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: La implementación de sistemas de energía solar fotovoltaica en estaciones de telecomunicaciones permite suministrar energía de manera confiable, sobre todo en zonas remotas donde no hay acceso a red eléctrica. El análisis técnico se considerara como factores de demanda energética de los equipos ; antenas , radios, sistemas de trasmisión , también se realizara un estudio del recurso solar del sitio llegando a considerar variables como la radiación solar promedio , la ubicación geográfica , la orientación e inclinación de los paneles solares y posibles sombras que pueden afectar a la generación de energía .la radiación solar disponible en el sitio y dimensionamiento del sistema fotovoltaico y sus componentes ; paneles solares, controladores , inversores y bancos de batería . dentro de ello lo principal es evaluar la autonomía de las baterías, protección eléctrica del sistema. El análisis empezara con la respectiva evaluación de la demanda energética de la estación de telecomunicaciones, se identificara el consumo total de los equipos instalados y su operación diaria , a partir de la información recolecta se calcula la potencia requerida y se determinara el tamaño adecuado del sistema fotovoltaico .Finalmente la integración de energía solar en estaciones de telecomunicaciones contribuirían en reducción de costos operativos , llegaría a mejorar la sostenibilidad ambiental llegando a disminuir el consumo de combustibles fósiles así mismo se respaldaría y aseguraría la continuidad del servicio de telecomunicaciones en áreas donde las redes eléctricas es limitada , escasa o aledaña.

Departamento de Física de Materiales 3 propuestas

Influencia de la interfase sustrato-película en la detección óptica de hidrógeno en películas delgadas de paladio Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Gastón García
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: La monitorización del hidrógeno de una manera sencilla, rápida y barata es clave para poder implementarlo con seguridad en múltiples ámbitos. La detección óptica es un método que podría cumplir dichos requisitos y se basa en los cambios que se produce en la transmitancia y reflectancia de películas delgadas de espesor nanométrico de determinados metales al interactuar con hidrógeno. Sin embargo, los esfuerzos mecánicos generados durante la interacción dañan irreversiblemente la película metálica. Debido a que esos esfuerzos mecánicos dependen fundamentalmente de la interfase película-sustrato en este trabajo se propone a el/la estudiante explorar su influencia en el proceso de hidrogenación y deshidrogenación. Para ello, utilizará un sistema singular: una cámara de hidrogenación acoplada a una microscopía para caracterizar “operando” el proceso de absorción/desorción de hidrógeno ópticamente i.e. hidrogenografía. El/la estudiante sintetizará películas delgadas de Pd y bicapas TiPd determinando su influencia en el proceso de absorción/desorción de hidrógeno. Las muestras serán analizadas a nivel morfológico y estructural mediante perfilometría, microscopia electrónica y difracción de rayos X. Además, se prevé usar las técnicas RBS-ERDA (Rutherford Backscattering y Elastic Recoil Detection Analysis) permitiendo la determinación de los perfiles de profundidad de los diferentes elementos . Finalmente, el/la estudiante tendrá la oportunidad de formarse en un rico ambiente experimental, entre el grupo Mire que posee una amplia experiencia en el uso del hidrógeno y el acelerador de iones de la UAM, un equipamiento científico único en España.

Materiales avanzados para la obtención de hidrógeno mediante electrolisis alcalina Experimental

Tutor/a principal: Fabrice Leardini
Segundo/a tutor/a: Miguel Antonio Peña · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: En la actualidad, el llamado hidrógeno verde se obtiene principalmente mediante electrolisis del agua. La tecnología más desarrollada a escala industrial es la electrolisis alcalina, que opera en condiciones de temperatura y concentración del electrolito bastante agresivas. Este trabajo tiene como objetivo la búsqueda de materiales que sirvan como electrodos en condiciones de operación cercanas a las condiciones de uso a escala industrial. Para ello se propone caracterizar distintos materiales con morfología de espumas metálicas en una celda electroquímica a escala intermedia entre la de laboratorio y la industrial. Mediante el uso de distintos tratamientos de procesado de los electrodos, se pretende optimizar sus prestaciones, minimizando el consumo de energía eléctrica necesaria para la obtención de hidrógeno. Se realizarán diversas caracterizaciones electroquímicas, como medidas de las curvas de polarización (curvas de corriente-potencial), medidas de estabilidad y medidas de espectroscopia de impedancia electroquímica. Esas caracterizaciones se complementarán con el análisis de la morfología, composición y estructura de los electrodos antes y después de su uso, mediante microscopia electrónica de barrido, espectroscopia de emisión de rayos X dispersivos, espectroscopia de fotoemisión de electrones, espectroscopia Raman y difracción de rayos X.

El trabajo se enmarca en una colaboración entre el grupo de Materiales de Interés en Energías Renovables de la UAM y el grupo de Energía y Química Sostenibles del ICP-CSIC. El/la estudiante tendría la oportunidad de conocer y trabajar en ambos entornos, los dos en el propio Campus de Excelencia UAM-CSIC.
Perfil del/la estudiante: MADRID

Generación de calor en Nanopartículas Mediante el Uso de Luz Estructurada Teórico

Tutor/a principal: Manuel Marqués Ponce
Segundo/a tutor/a: Jorge Olmos Trigo
Tipo de trabajo: Teórico
Descripción: Introducción: Las nanopartículas pueden absorber radiación electromagnética y transformarla en calor, un fenómeno clave en aplicaciones como la conversión de vapor en energía, la purificación y desalinización de agua o la fototermia médica. La eficiencia de estos procesos se describe mediante la sección eficaz de absorción, tradicionalmente calculada bajo iluminación con ondas planas. En este caso, los parámetros relevantes son el radio y material de la nanopartícula y la longitud de onda de la onda de la radicación incidente. En este trabajo se propone ir más allá, explorando cómo el uso de luz estructurada —como haces Laguerre–Gaussian o vectoriales— introduce nuevos grados de libertad que permiten manipular la absorción y el calentamiento óptico de las nanopartículas. El proyecto combinará modelización teórica y simulación numérica para desvelar cómo la forma del haz puede convertirse en una herramienta activa de control térmico a la nanoescala, abriendo nuevas perspectivas en la generación térmica de energía.
Metodología y objetivos: 1. Introducción teórica: Revisión de los conceptos fundamentales de dispersión y absorción óptica, con especial énfasis en la sección eficaz de absorción bajo onda plana. 2. Implementación numérica: Desarrollo de un código que calcule la absorción de nanopartículas esféricas bajo iluminación plana (modelo dipolar o Mie simplificado). 3. Extensión a luz estructurada: Incorporación de haces estructurados (Laguerre–Gaussian, vectoriales, etc.) en el modelo, analizando su efecto sobre la absorción y el calentamiento. 4. Análisis comparativo: Estudio de la dependencia de la absorción con la naturaleza del haz, el material y el tamaño de la nanopartícula.
Perfil del/la estudiante: Estudiantes de Física, Ingeniería o áreas afines. Se valorarán conocimientos básicos de electromagnetismo y programación en Python/Matlab.

Departamento de Química Física Aplicada 2 propuestas

Estudio computacional de propiedades electrónicas y estructurales de perovskitas para su optimización en aplicaciones energéticas Teórico

Tutor/a principal: Alberto Sánchez Muzas
Segundo/a tutor/a: Fernando Aguilar-Galindo Rodríguez
Tipo de trabajo: Teórico
Descripción: Las perovskitas constituyen una familia de materiales con estructura general ABX₃, cuya versatilidad composicional y estructural les confiere propiedades electrónicas, ópticas y catalíticas excepcionales, potencialmente modificables “a la carta”. Gracias a ello, han despertado gran interés en campos como la energía fotovoltaica, la catálisis y la optoelectrónica.
El objetivo de este Trabajo Fin de Máster es estudiar, mediante simulaciones computacionales de primeros principios (DFT), el comportamiento estructural, electrónico y químico de distintos tipos de perovskitas, en función de su composición y entorno químico. Dependiendo del interés del estudiante, el trabajo podrá orientarse hacia el análisis de perovskitas de haluro, utilizadas en dispositivos fotovoltaicos de tercera generación [1], o hacia perovskitas compuestas por óxidos mixtos, relevantes para procesos electroquímicos como la electrólisis de agua para almacenamiento de energía en forma de O2 y H2 [2], o reducción de CO2 para obtener productos orgánicos de valor añadido [3].

El estudio abordará:
- Modelado estructural de perovskitas con sustituciones químicas en los sitios A, B o X.
- Cálculo de propiedades electrónicas y ópticas, incluyendo el band gap y la respuesta dieléctrica (si se elige aplicaciones fotovoltaicas).
- Análisis de superficies y sitios activos implicados en reacciones clave como HER/OER (si se elige aplicaciones electroquímicas).
- Evaluación de la estabilidad termodinámica y química de los materiales simulados.

[1] L. Zhang et al., Nano-Micro Letters 15, 1, (2023).
[2] J. Suntivich et al., Nature Chemistry, 3 (2011)
[3] T. Wu et al, Molecules, 28, 8154 (2023).
Perfil del/la estudiante: Estudiante interesado en los aspectos teóricos y modelizado de sistemas químicos aplicados al ámbito de la conversión energética

Síntesis avanzada de membranas y optimización asistida por IA para la producción de Hidrógeno Verde Experimental

Tutor/a principal: Daniel Herranz González
Segundo/a tutor/a: Juan Aviles Moreno
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El TFM propuesto está dentro del marco de un proyecto de jóvenes investigadores UAM, en el cual se combina el enfoque
experimental de uso de un electrolizador alcalino, síntesis de membranas y el apoyo que la IA da a la comprensión de los procesos
involucrados. El/la estudiante estará involucrado/a en la parte experimental del proyecto. Se trabajará con electrolizador alcalino de
membrana polimérica, una tecnología de producción de H2 que presenta grandes ventajas y con gran potencial para su aplicación
junto con energías renovables. Se llevará a cabo el montaje experimental de un electrolizador alcalino y su puesta a punto, en
colaboración con un grupo de investigación del ICP-CSIC. Además, se prepararán membranas poliméricas, siendo estas un
componente clave de esta tecnología. Estas se evaluarán con el fin de caracterizar su desempeño con diversas técnicas
electroquímicas y se realizará la caracterización ex-situ con técnicas espectroscópicas como IR, Raman y XPS, además de medirse
las propiedades más importantes para su aplicación. Durante el desarrollo del proyecto el/la estudiante se familiarizará con la labor
experimental e interpretación de resultados derivados del sistema electroquímico estudiado, adquiriendo conocimientos que serán de
mucha utilidad al ser también extrapolables a otras tecnologías de conversión de energía como las baterías o las pilas de
combustible. El conocimiento y experiencia que adquirirá con el trabajo práctico de electrolizador y síntesis de membranas en el
laboratorio también será muy útil para las tecnologías mencionadas. En caso de obtenerse resultados relevantes éstos serán
publicados en un artículo científico.
Metodología: TFG experimental. Para cualquier duda se puede contactar con los tutores en el correo daniel.herranz@uam.es
Perfil del/la estudiante: Recomendable experiencia y/o motivación de trabajo de laboratorio.

Centro Nacional de Investigaciones Metalurgicas 1 propuesta

Refinamiento electroquímico de metales críticos Experimental

Tutor/a principal: Jesús Cebollada Borao
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro Nacional de Investigaciones Metalurgicas — C/ Gregorio del Amo 8 (Madrid)
Descripción: El grupo de investigación TECNOECO centra su actividad en la recuperación de metales críticos a partir de residuos de diversa procedencia, como baterías de vehículos eléctricos, pilas, imanes y componentes de aerogeneradores. Estos residuos contienen elementos esenciales para el desarrollo tecnológico y la transición energética. A través de procesos metalúrgicos e hidrometalúrgicos, se obtienen compuestos de alto valor añadido. La pureza de las sales metálicas recuperadas es un factor clave para su valorización, por lo que el refinamiento de estos metales resulta fundamental dentro del proceso de recuperación.
Este Trabajo Fin de Máster se enfocará en la obtención de sales metálicas críticas de alta pureza a partir de disoluciones generadas mediante tratamientos hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos. En primer lugar, se llevará a cabo la reducción de los metales presentes en disolución mediante técnicas electroquímicas. Posteriormente, se estudiará el proceso de obtención de distintas sales metálicas. Los productos obtenidos, tanto los metales electrodepositados como las sales sintetizadas, serán caracterizados para determinar su composición, fase y grado de pureza mediante técnicas como difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía.
Los métodos electroquímicos presentan ventajas significativas frente a las técnicas metalúrgicas convencionales, ya que no requieren temperaturas elevadas ni el uso de medios agresivos. Esto los convierte en una alternativa prometedora para el desarrollo de procesos sostenibles en el refinamiento de metales. Los resultados de este proyecto podrán contribuir al avance de la metalurgia verde y abrir nuevas líneas de investigación en el ámbito de la economía circular.
Perfil del/la estudiante: Químico, Ingeniero Químico, Físico. Si valorará tener conocimientos de electroquímica o metalurgia

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) 20 propuestas

Operación segura a largo plazo de las centrales nucleares (LTO): Recuperación de la microestructura irradiada de aceros estructurales mediante tratamientos térmicos Experimental

Tutor/a principal: Elvira Oñorbe Esparraguera · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avda de la Complutense 40, 28040 Madrid (Madrid)
Descripción: El cambio climático representa uno de los mayores desafíos de nuestro tiempo y exige una rápida transición hacia sistemas energéticos sostenibles y bajos en carbono. Así, el Plan Estratégico Europeo de Tecnologías Energéticas (SET-Plan) impulsa el desarrollo de tecnologías que contribuyan a una Europa climáticamente neutra antes de 2050. En esta estrategia, la energía nuclear se reconoce como una fuente clave y complementaria a las renovables, siendo importante la extensión segura de la vida útil de las centrales existentes (Long-Term Operation, LTO).
No obstante, los aceros estructurales de las vasijas de los reactores sufren una fragilización inducida por irradiación neutrónica, debida a la formación de nano-precipitados y defectos cristalinos que deterioran sus propiedades mecánicas. Los tratamientos térmicos de recuperación se han propuesto como una vía eficaz para revertir parcialmente este daño y restaurar la tenacidad de los materiales estructurales.
El presente trabajo incluirá una revisión bibliográfica sobre el daño por irradiación y las estrategias de mitigación en el contexto del LTO europeo, así como una parte experimental en la que se analizará, mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), el efecto del recocido en la microestructura de aceros irradiados.
El objetivo final es contribuir al entendimiento de los procesos de recuperación a escala nanométrica, aportando conocimiento clave para optimizar las estrategias de extensión de vida de los reactores nucleares, alimentar modelos predictivos de fragilización y recuperación y favorecer el desarrollo de nuevos materiales esenciales para los futuros sistemas de generación de energía sostenible dentro de los objetivos del SET-Plan europeo.
Perfil del/la estudiante: Licenciados o Graduados en Ciencias Químicas o Físicas así como Ingenieros o Graduados en Ingeniería de Materiales principalmente.

Diseño de módulos de irradiación para investigación en fusión nuclear. Optimización del módulo LBVM para medición de permeación de tritio Experimental

Tutor/a principal: Fernando Arranz Merino · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raúl José Martín Palma
Segundo/a tutor/a: María Isabel Ortiz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El objetivo del trabajo es colaborar con un equipo de investigadores en el diseño y optimización de un módulo que llamamos LBVM, que será irradiado en la instalación IFMIF DONES, para medir la permeación de tritio.
Actualmente tenemos un diseño conceptual y unas primeras estimaciones de temperaturas y permeación.
Las tareas a desarrollar por el estudiante incluirán:
- Cálculos de transmisión de calor para estimar las temperaturas en diferentes superficies, fundamentalmente por mecanismos de conducción y convección. Se utilizará como herramienta Excel o bien programación en Python.
- Cálculos de difusión de gases (permeación) de tritio a través de las paredes del módulo. Se utilizará como herramienta Excel o bien programación en Python.
- Análisis de los resultados, generando gráficos y tablas con los que obtener conclusiones.
- Proponer modificaciones en el diseño (dimensiones, materiales , configuración) para optimizar la generación y permeación de tritio.
Metodología: Trabajará con un grupo multidisciplinar de físicos, ingenieros, químicos, ...). En general el trabajo será presencial, con opción a teletrabajo parcial. El alumno participará en la elaboración de posteres para congresos y/o artículos de investigación. El alumno participará en las reuniones de seguimiento en un proyecto internacional. La experiencia adquirida será util para aplicar a ofertas de trabajo en CIEMAT, IFMIF DONES, ITER o contratos predoctorales en centros de investigación. También puede ser util para aplicar a empresas como Empresarios agrupados, ESTEYCO, AVS ... Puede ser también una experiencia preparatoria para los estudios de doctorado.
Perfil del/la estudiante: Conocimientos básicos de transferencia de calor y leyes de Fick.

Preparación de fotoánodos para aplicaciones en células solares a partir de materiales grafénicos procedentes de reciclaje de baterías Experimental

Tutor/a principal: María Begoña Asenjo Zamorano · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Rodolfo Fernández Martínez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El objetivo de este trabajo es la preparación y caracterización de fotoánodos basados en TiO₂ y de óxido de grafeno reducido (rGO) para células solares sensibilizadas con colorante (DSSC)
La eficiencia en este tipo de células depende fundamentalmente de las propiedades individuales de cada uno de los materiales utilizados, que desempeñan funciones específicas en los procesos involucrados en dicha conversión.
Por eso el interés de obtener un fotoánodo basado en óxido de Titanio dopado con oxido de grafeno reducido ya que estudios previos han demostrado un aumento de la eficiencia de un 5%, al utilizar materiales basados en carbono.
En este estudio se plantea utilizar un rGO preparado a partir de grafito reciclado, de baterías de coches híbridos que mediante oxidación del mismo se obtendrá óxido de grafito (GrO), material que mediante ciertos procesos dará lugar a la obtención del rGO que será caracterizado por técnicas ópticas, estructurales y eléctricas.
Metodología: En el trabajo propuesto se aprenderá a utilizar equipos de caracterización de materiales como es el Raman, espectrofotómetro uv-vis, 4 puntas......
Perfil del/la estudiante: Licenciados en Ciencias, Ingenieros químicos, Ingenieros de materiales, Graduados en Ciencias, Graduados en Ingeniería Química, Graduados en Energía,de Materiales.

Preparación y estudio de adsorbentes circulares avanzados para integración en producción de bioenergía y biocombustibles Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Isabel Ortiz Gonzalez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense, 40 (Madrid)
Descripción: La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía de CIEMAT está ejecutando el proyecto CAST-V “Adsorbentes Circulares Avanzados para Valorización Termoquímica”.
El objetivo del proyecto, financiado por la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, es contribuir a la I+D en el desarrollo de materiales novedosos, renovables y sostenibles que puedan ser utilizados en la purificación de gases de conversión termoquímica en el marco de la economía circular, como paso necesario para la producción de bioenergía, biocombustibles y bioproductos.
El/La estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto.
Descripción de las tareas:
1. Estudio del material bibliográfico disponible
2. Ejecución de ensayos de laboratorio de pirólisis y carbonización hidrotermal para producir biochar
3. Transformación del biochar en grafeno y carbones activados y estudio de la capacidad de depuración de gases
4. Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
5. Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
6. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: El/La estudiante desarrollará las actividades en modalidad presencial, en la entidad colaboradora, sita en Avenida Complutense, 40 - 28040 Madrid, de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas.
El período de realización de las prácticas será preferentemente de 16 de febrero a 15 de junio de 2026, a convenir. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares y redacción de TFM.
No tiene dotación económica asociada
Para más información contactar con: José María Sánchez Hervás, josemaria.sanchez@ciemat.es; Isabel Ortiz Gonzalez, isabel.ortiz@ciemat.es
Perfil del/la estudiante: Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales), Ingeniería (Química, Ambiental, Industrial, Energía)

Depuración de gases en procesos termoquímicos para producción de hidrógeno renovable Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raúl José Martín Palma
Segundo/a tutor/a: Gregorio Molina Moya · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense, 40 (Madrid)
Descripción: La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía de CIEMAT está ejecutando proyectos de investigación en generación de hidrógeno renovable a partir de biomasa y residuos biogénicos con bajo potencial de reciclado.
Así el proyecto BIOENH2, financiado por la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, se refiere al estudio para la obtención, almacenamiento y distribución de energía e hidrógeno renovables a partir de biomasa como vector para una transición energética sostenible.
El proyecto INTEGRA2H2, con financiación de IDAE, tiene por objetivo la integración de tecnologías termo-electro químicas para producción y almacenamiento de H2 renovable a partir de biomasa y su aplicación en el sector cerámico.
CIEMAT es responsable en ambos proyectos de las tareas asociadas a la depuración y mejora de la calidad del syngas, previo a su conversión en hidrógeno.
El/La estudiante se integrará en el equipo de investigación de los proyectos.
Descripción de las tareas:
1. Estudio del material bibliográfico disponible
2. Ejecución de experimentos de eliminación de contaminantes de azufre, cloro, hidrocarburos, usando adsorbentes y catalizadores basados en materiales sostenibles de bajo coste
3. Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
4. Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
5. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: El/La estudiante desarrollará las actividades en modalidad presencial, en la entidad colaboradora, CIEMAT, Avenida Complutense, 40 - 28040 Madrid, de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas.
El período de realización de las prácticas de TFM será preferentemente de 16 de febrero a 15 de junio de 2026, a convenir. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares y redacción de TFM.
No tiene dotación económica asociada.
Para más información contactar con: José María Sánchez Hervás, josemaria.sanchez@ciemat.es; Gregorio Molina Moya, Gregorio.Molina@ciemat.es; Isabel Ortiz Gonzalez, isabel.ortiz@ciemat.es
Perfil del/la estudiante: Grado en Ingeniería (Química, Ambiental, Industrial, Energía) o Ciencias (Químicas, Ambientales).

Recubrimiento anti-suciedad novedoso curado mediante radiación UV. Experimental

Tutor/a principal: Gema San Vicente Domingo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Naia Barandica Pérez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Av Complutense, 40 (Madrid)
Descripción: El ensuciamiento producido por partículas de polvo, entre otros, en las superficies de componentes ópticos de los sistemas de concentración solar (reflectores, receptores, etc) disminuye el rendimiento y aumenta los costes de operación y mantenimiento. Una forma de evitar el ensuciamiento es mediante la aplicación de recubrimientos que eviten la adherencia del polvo sin afectar a la funcionalidad del componente. En nuestro laboratorio se desarrollan recubrimientos de este tipo mediante método sol-gel. Hasta la fecha todos los recubrimientos estudiados se sinterizaban mediante tratamiento térmico pero esta nueva generación de recubrimientos se curará utilizando radiación UV. Para ello a nuestra formulación añadiremos compuestos que se activen con la radiación UV como fotoiniciadores y acrilatos. Con ello induciremos reacciones radicalarias para densificar la capa. En este trabajo fin de máster se estudiarán distintas formulaciones y tiempos de curado que se usa para densificar la capa en su carácter hidrofóbico y su resistencia a la abrasión, entre otras.
Metodología: el trabajo es en su mayoria presencial en las instalaciones del CIEMAT, en Ciudad Universitaria.
Perfil del/la estudiante: quimico, medioambiental, etc

Recubrimientos hidrofóbicos anti-suciedad aplicados por pulverizacion Experimental

Tutor/a principal: Gema San Vicente Domingo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Naia Barandica Pérez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Av Complutense, 40 (Madrid)
Descripción: La mayoría de las instalaciones comerciales termosolares de concentración están instaladas en áreas con alta irradiancia solar y climas áridos o semi-áridos. Esto conlleva la acumulación de polvo y suciedad en las superficies ópticas (reflectores y receptores) dando lugar a una disminución importante de la eficiencia y un aumento en los costes de operación y mantenimiento para mantener limpias estas superficies. Una propuesta para reducir el impacto de esta suciedad es la aplicación de recubrimientos anti-suciedad (AS) sobre estas superficies. Estos recubrimientos, además de evitar el ensuciamiento, tienen que evitar la penalización de la propiedad óptica del componente (reflexión, transmisión,..). La propuesta para este proyecto sería el desarrollo de recubrimientos hidrofóbicos AS, para su aplicación sobre reflectores o cubiertas de vidrio de receptores solares, por métodos de pulverización. Los desarrollos previos estudiados en el grupo de investigación, utilizan el método de inmersión, que tiene más limitaciones para recubrir grandes superficies. Con la pulverización, sería más sencillo hacer re-aplicaciones en el caso de que fuera necesario. Se prepararían las soluciones químicas precursoras, se estudiaría su compatibilidad con los sistemas de pulverización y su estabilidad. Asimismo, se estudiarían el efecto de las distintas variables de aplicación (distancia, boquilla de pulverización, etc) en las propiedades de los recubrimientos, y se establecería el curado del recubrimiento más indicado. Se caracterizarían los recubrimientos obtenidos (caracterización óptica, espesores, propiedades mecánicas y durabilidad ambiental) y se evaluaría su capacidad anti-ensuciamiento con ensayos de ensuciamiento artificial.
Metodología: el trabajo es experimental y se realiza en el laboratorio del CIEMAT en Ciudad Universitaria, en Madrid.
Perfil del/la estudiante: preferible químico, pero abierto a otros perfiles

Evaluación del comportamiento de un stack de electrólisis de agua tipo PEM para generación de hidrógeno y optimización de sus componentes. Experimental

Tutor/a principal: Concepción Caravaca Moreno · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Paloma Ferreira Aparicio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avda. Complutense, 40. Edificio 31 (Madrid)
Descripción: El hidrógeno está considerado actualmente como un vector energético esencial para avanzar en la descarbonización de la economía actual y lograr un sistema energético sostenible basado en el uso de energías renovables.
La electrólisis de agua empleando energías limpias intermitentes como la eólica o la solar fotovoltaica se presenta como una alternativa de gran interés para poder almacenar excedentes de energía.
La eficiencia de un electrolizador depende de diversos factores como son el diseño de celda o stack, los componentes como son las placas distribuidoras de fluidos y colectoras de corriente, capas de difusión de gases, tipo de membrana polimérica, espesor de la misma, carga de catalizador, método de deposición del mismo, etc., así como diferentes variables que afectan a la reacción electroquímica de producción de hidrógeno como temperatura, caudal de agua, etc.
En este trabajo se propone la evaluación de un stack de electrólisis de tipo PEM (membrana de intercambio protónico) y la optimización de algunos de sus componentes para determinar su impacto en la eficiencia del sistema. Además del trabajo experimental que proporcionará al alumno un conocimiento detallado del funcionamiento de estos dispositivos, realizará una búsqueda bibliográfica sobre el estado del arte de la integración de los sistemas de electrólisis con energías renovables y los retos a afrontar para el desarrollo pleno e integración de esta tecnología en el ámbito industrial.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o grado en ciencias, con experiencia e interés en el trabajo de laboratorio e investigación en temas energéticos

Participación en la validación y mejora de módulos de aprendizaje en línea en Tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible Bibliográfico

Tutor/a principal: Paloma Ferreira Aparicio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Concepción Caravaca Moreno · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Bibliográfico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avda. Complutense, 40. Edificio 31. (Madrid)
Descripción: Si estás motivado en el desarrollo e implantación de soluciones energéticas sostenibles para avanzar en la descarbonización de distintos sectores económicos, y quieres contribuir en la formación de trabajadores a distintos niveles, te invitamos a participar en un proyecto europeo innovador Erasmus+ enfocado a la formación de personal en tecnologías del hidrógeno, en particular en electrolizadores y pilas de combustible, y en la aplicación de biogás como recurso renovable para la producción de hidrógeno verde. Esta iniciativa busca crear contenido práctico y atractivo que potencie la formación de personal a distintos niveles a través de microcredenciales, facilitadas por una plataforma de aprendizaje electrónico de vanguardia. Estos módulos brindarán a los participantes conocimientos profundos y habilidades prácticas, a la vez que promoverán la importancia de las tecnologías de combustible de hidrógeno en la transición hacia una economía más limpia y sostenible.
Actividades principales: Colaborar con un equipo de expertos para validar y optimizar los contenidos educativos ya elaborados. Diseñar contenido educativo de alta calidad para módulos de aprendizaje electrónico. Aplicar las mejores prácticas de diseño instruccional para garantizar que el contenido esté centrado en el alumno y sea accesible. Incorporar elementos interactivos y evaluaciones para mejorar la participación y la comprensión. Involucrarse en los últimos avances e investigaciones en tecnologías de hidrógeno y pilas de combustible para garantizar la relevancia y precisión del contenido. Es una oportunidad para contribuir a una iniciativa educativa de de gran impacto con 25 socios europeos que aborda los urgentes desafíos energéticos globales.
Metodología: Se busca un candidato con interés en tecnologías digitales que busque adquirir competencias en tecnologías de hidrógeno y pilas de combustible, en desarrollo de contenidos de aprendizaje electrónico o diseño instruccional, con habilidades de comunicación y pasión por la enseñanza y el intercambio de conocimientos, dominio de inglés, capacidad para trabajar de forma independiente y en equipo en un entorno dinámico.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o graduado en Ciencias con interés en tecnologías digitales que busque adquirir competencias en tecnologías de hidrógeno y pilas de combustible.

Desarrollo de electrodos para la conversión de energía y producción de hidrógeno en celdas reversibles de óxido sólido. Experimental

Tutor/a principal: Esperanza Ruiz Martínez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: María José Escudero Berzal · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El proyecto se centra en el desarrollo de materiales para ser utilizados como electrodos en celdas reversibles de óxido sólido (RSOC), capaces de operar tanto en modo pila de combustible (SOFC) para generar energía, como en modo electrolizador (SOEC) para producir hidrógeno.
Esta tecnología representa una alternativa prometedora para la conversión y almacenamiento de energía, aunque su viabilidad comercial se ve limitada por problemas de estabilidad a largo plazo, como delaminación, deposición de carbono y cambios microestructurales en los electrodos. Por tanto, es fundamental mejorar los materiales y microestructura, y determinar los procesos de degradación en ambos electrodos.
El trabajo a desarrollar por el estudiante consistirá en la síntesis y caracterización de nuevos materiales, la fabricación, evaluación electroquímica en funcionamiento reversible y caracterización post-mortem de las celdas para optimizar la vida útil de los electrodos. Además, el estudiante colaborará en el análisis de resultados y en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico.
El Trabajo Fin de Máster se llevará a cabo en el marco del proyecto \\\"ECO-H2\\\" (PID2023-149998NB-I00): “Conversión electroquímica de energía e hidrógeno en celdas reversibles de óxido sólido utilizando óxidos de alta entropía como electrodos” , que se está llevando a cabo de forma conjunta en las Unidades de “Valorización Termoquímica Sostenible” y de “Conversión Electroquímica de Energía e Hidrógeno” del CIEMAT.
Metodología: CONTACTO: Esperanza Ruiz Martínez, esperanza.ruiz@ciemat.es; María José Escudero Berzal, m.escudero@ciemat.es. OBSERVACIONES: El/La estudiante desarrollará las actividades en modalidad presencial, en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Avenida Complutense, 40 - 28040 Madrid, de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. El período de realización de las prácticas de TFM será de 1 de marzo a 30 de junio de 2026. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares. No hay dotación económica asociada.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Energía, Materiales), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales)

Innovación y Optimización de Pilas de Combustible y Electrolizadores de Alta Temperatura Experimental

Tutor/a principal: Araceli Fuerte Ruiz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raúl José Martín Palma
Segundo/a tutor/a: Rita X Valenzuela Balderrama · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El panorama energético actual exige el desarrollo urgente de sistemas de conversión eficientes, económicamente viables y no contaminantes. En este sentido, el hidrógeno renovable se posiciona como un vector energético clave por su neutralidad climática y ausencia de emisiones durante su producción y consumo. Las pilas de combustible y los electrolizadores son esenciales para impulsar la economía del hidrógeno y avanzar hacia la descarbonización. En particular, la tecnología de celdas de óxido sólido (SOC) de alta temperatura ofrece mayores eficiencias que sus análogas de baja temperatura, al combinar calor y electricidad, resultando idónea tanto para la producción industrial de electricidad (operando en modo pila de combustible-SOFC) como de hidrógeno (operando en modo electrolizador-SOEC). No obstante, su implementación requiere optimizar el diseño y fabricación de stacks de óxido sólido que mejoren su rendimiento y prolonguen su vida útil.
La investigación propuesta se centra en el desarrollo de nuevos materiales, basados en óxido de cerio, para su utilización como electrodos y electrolitos de celdas de óxido sólido, componentes críticos para alcanzar los objetivos propuestos. El estudiante se involucrará en la síntesis y caracterización de nuevos materiales, pudiendo formarse en las diferentes técnicas de caracterización disponibles en el Centro. Con los materiales más prometedores se prepararán celdas y pequeños stacks SOFC/SOEC cuya funcionalidad será evaluada mediante diferentes técnicas electroquímicas bajo condiciones reales de operación. Los trabajos requerirán el uso de técnicas de preparación y evaluación de estos dispositivos equivalentes a las usadas por la industria, permitiendo al estudiante adquirir destreza en las mismas.
Metodología: Este TFM se desarrollará íntegramente en CIEMAT, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, en particular en la Unidad de Materiales Funcionales para Tecnologías de Hidrógeno (https://rdgroups.ciemat.es/web/funmatech2).
El estudiante contará con el apoyo y seguimiento de profesionales en un contexto multidisciplinar y adquirirá capacidades de independencia para su futuro profesional en el campo del hidrógeno, actualmente con alta demanda de profesionales cualificados.
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado para Titulación Nivel Meces III en Ciencias/Ingeniería, tanto para Ingeniería (Química, Industrial, Energía, Materiales) como Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales), pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante.

Fabricación y caracterización multiescala de aleaciones base cobre procesadas por PBF-EB para su aplicación en reactores de fusión nuclear Experimental

Tutor/a principal: Francisco Canillas Canillas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Edgar Leon Gutierrez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Av. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El avance hacia reactores de fusión nuclear tipo DEMO exige el desarrollo de materiales capaces de soportar condiciones extremas flujo térmico. Entre las aleaciones más prometedoras destacan las base cobre, como el CuCrZr, empleadas en componentes de alto flujo térmico por su excelente conductividad y buena resistencia mecánica. Sin embargo, estos componentes presentan geometrías complejas, diseñadas para maximizar la eficiencia en la transferencia de calor, lo que dificulta su fabricación mediante técnicas convencionales. Además, las rutas de procesado tradicionales implican procesos de unión, que alteran la microestructura y degradan las propiedades funcionales y mecánicas del material. Este TFM se enmarca en la exploración de nuevas rutas de procesado avanzadas para materiales estratégicos en energía de fusión y tiene como objetivo demostrar la viabilidad y el potencial del proceso de fabricación aditiva PBF-EB (Fusión en lecho de polvo mediante haz de electrones) como alternativa superior a las técnicas convencionales y otras variantes aditivas basadas en láser. Se evaluará su capacidad para producir materiales densos y estables mediante una caracterización microestructural y mecánica multiescala. A partir de estos resultados, se establecerán correlaciones entre los parámetros de impresión, la microestructura y las propiedades resultantes, como paso esencial hacia la comprensión de los mecanismos que permiten ajustar el comportamiento del material a los requisitos. De este modo, el trabajo sentará las bases para el desarrollo futuro de materiales diseñados a medida (tailored materials) y contribuirá a consolidar el PBF-EB como una tecnología estratégica para la fabricación de materiales avanzados en energía de fusión.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería de materiales; Física

Implementación de módulos de aprendizaje e-learning en Tecnologías de Hidrógeno Teórico

Tutor/a principal: Araceli Fuerte Ruiz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Rita X Valenzuela Balderrama · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El hidrógeno se presenta como la alternativa más prometedora a los combustibles fósiles para hacer frente a la crisis climática, gracias a su alto potencial como combustible limpio (sin emisiones de gases de efecto invernadero) y su capacidad para descarbonizar sectores industriales difíciles. La economía del hidrógeno está en expansión y la demanda de profesionales cualificados crecerá exponencialmente en los próximos años. Se necesitará personal especializado en diversas áreas técnicas y con conocimientos específicos sobre el hidrógeno verde, para cubrir los nuevos roles creados en este área tales como instaladores de infraestructuras, técnicos en proyectos, gestores de innovación, etc.
En este contexto, el proyecto H2EXCELLENCE está creando una plataforma de formación e-learning en tecnologías de hidrógeno, cubriendo toda la cadena de valor de este vector energético, dirigida a estudiantes EQF3-8 y profesionales del sector. Nuestra Unidad de investigación está elaborando diferentes módulos formativos sobre usos del hidrógeno en pilas de combustible y su producción por electrolisis o a partir de biogás (recurso renovable). El estudiante colaborará en la elaboración y optimización de estos módulos, prestando apoyo en el diseño y elaboración de contenidos educativos virtuales con recursos como videos, podcasts y actividades prácticas, que faciliten el aprendizaje y se adapten a las necesidades de los futuros alumnos de la plataforma. Además de adquirir destreza en las diferentes metodologías para el desarrollo de contenido formativo electrónico de alta calidad, el estudiante se instruirá en las tecnologías que abordan la cadena de valor del hidrógeno y sus últimos avances.
Metodología: Este TFM se desarrollará íntegramente en la Unidad de Materiales Funcionales para Tecnologías de Hidrógeno del CIEMAT (https://rdgroups.ciemat.es/web/funmatech2), en el marco del proyecto europeo H2EXCELLENCE: Fuel Cells and Green Hydrogen Centers of Vocational Excellence towards affordable, secure, and sustainable energy for Europe (ERASMUS-EDU-2022-PEX-COVE) (https://h2excellence.eu/)
El estudiante contará con el apoyo y seguimiento de profesionales en un contexto multidisciplinar y adquirirá capacidades de independencia para su futuro profesional en las áreas del hidrógeno y de las plataformas virtuales de aprendizaje, ambas con alta demanda de profesionales cualificados.
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado para Titulación Nivel Meces III en Ciencias/Ingeniería, orientado a estudiantes con capacidad de análisis, síntesis y con alta creatividad, que puedan transformar conocimientos técnicos en contenidos didácticos digitales. Se requiere competencias digitales básicas y una actitud proactiva.

Preparación y caracterización de recubrimientos absorbentes para receptores volumétricos y de partículas. Experimental

Tutor/a principal: Angel Morales Sabio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Angel Morales Sabio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — CIEMAT Av. Complutense, 40 edificio 42 P0.37 (Madrid)
Descripción: En los sistemas de concentración solar, las plantas de receptor central tienen cada vez más preponderancia debido a la posibilidad de alcanzar elevadas temperaturas que determinan una mayor eficiencia térmica. Los receptores centrales más utilizados en la actualidad son los receptores volumétricos y los de partículas debido a la utilización de aire como fluido caloportador y la mayor simplicidad técnica. Estos receptores necesitan un recubrimiento absorbente estable que capte la radiación solar y la transforme el calor. En la actualidad, se usan pinturas negras que poseen un buen comportamiento óptico pero su durabilidad es deficiente. En nuestro laboratorio se desarrollan recubrimientos de este tipo mediante los métodos sol-gel y dip-coating con excelentes propiedades ópticas y buena estabilidad térmica. La caracterización óptica de los recubrimientos absorbentes se realiza con espectrofotómetros UV/VIS/NIR y FTIR para muestras planas y tubulares, pero resulta muy compleja para partículas y recubrimientos porosos 3D, por lo que hay que optimizar el procedimiento. Asimismo, el estudio de la durabilidad térmica y ambiental requiere un desarrollo para adecuarse a las nuevas geometrías. En este TFM se van a preparar recubrimientos absorbentes, se van a medir sus propiedades ópticas y se va a caracterizar su durabilidad.
Metodología: Es un trabajo experimental enfocado principalmente a alumnos con perfil investigador o de desarrollo tecnológico.
Perfil del/la estudiante: Químico, físico, medioambiental

Cálculo del EROI (Energy Return On Investment) de un parque eólico Teórico

Tutor/a principal: Luis Cano Santabarbara · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Autovía de Navarra A-15 Salida 56 (Lubia)
Descripción: A partir de la búsqueda bibliográfica y de los diferentes aspectos que hacen falta para poder calcular el EROI de un parque eólico se analizarán datos experimentales de un parque eólico real para ver si los modelos teóricos se ajustan bien a los datos experimentales o si no y concluir qué parámetros se ajustan mejor o no y cuales pueden ser las causas.
Metodología: Podría hacerse de manera online.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Industrial, Energías, Ciencias Ambientales...

Investigación y desarrollo de sistemas de purificación de litio líquido y sistemas de seguridad para IFMIF-DONES Experimental

Tutor/a principal: María Sánchez Arenillas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Gianluca Dovidio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Located near the IFMIF-DONES site in Granada, the LITEC facility is designed to develop an experimental liquid lithium circuit that mirrors the conditions of the IFMIF-DONES purification system. LITEC is equipped with online impurity meters and several purification traps, including cold, hydrogen and nitrogen traps. The development of the facility is part of the work carried out by the research group that is proposing this master\\\\\\\'s thesis. The thesis offers two main areas of study, depending on the candidate\\\\\\\'s background.
The first topic, “Hydrogen behaviour in the Li–Y–H system”, addresses one of the main safety challenges in IFMIF-DONES: controlling tritium, which is limited to 0.3 grams per system by safety regulations. Non-metallic impurities such as hydrogen isotopes can cause stress corrosion, embrittlement and cracking, which threatens the facility’s structural integrity. To mitigate these effects, the hydrogen trap uses a reactive metal, known as a \\\\\\\'getter\\\\\\\', which chemically captures hydrogen dissolved in liquid lithium. Of the potential getters, yttrium (Y) has proven to be the most effective due to its high reactivity and ability to form stable hydrides. One master\\\\\\\'s thesis option involves studying yttrium\\\\\\\'s getter behaviour experimentally in controlled environments and within CIEMAT\\\\\\\'s LYDER lithium loop.
The second topic, \\\\\\\'Lithium Reactivity in Gas Atmospheres\\\\\\\', explores the extreme reactivity of lithium and the associated fire hazards, particularly in humid conditions. Experiments at the LiFIRE facility aim to improve our understanding of lithium–gas interactions and support the development of safety and fire protection measures for facilities using liquid lithium.
Metodología: El laboratorio Nacional de Fusión del CIEMAT es uno de los más punteros en el desarrollo de tecnologias para la fusión. En nuestro grupo realizamos trabajos vinculados con circuitos de litio líquido que abordan tanto diseño y simulación como experimentos. Trabajamos en proyectos nacionales e internacionales. Entre ellos varios vinculados con el desarrollo de la instalación IFMIF-DONES que se esta llevando a cabo en Granada. Trabajar con nosotros te permitirá conocer de cerca y experimentar con circuitos de litio líquido, trampas de impurezas, medidores online, extracción de muestras off-line y caracterización de las mismas por diferentes técnicas espectroscopicas y microscopicas. Además, realizaras experimentos vinculados con la seguirdad del manejo de litio en presencia de humedad. Todo ello, te abrirá importantes puertas en tu futuro laboral, dentro del campo de la fusión, la energía del futuro.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero (químico, industrial), físico, químico

Evaluación experimental del comportamiento térmico de los edificios en condiciones reales de uso Experimental

Tutor/a principal: Mª Nuria Sánchez Egido · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense,40 (Madrid)
Descripción: El objetivo general del TFM es la caracterización de los flujos de energía que tienen lugar en un edificio, con especial atención a la minimización de incertidumbres en el modelado, y a la optimización de los parámetros de simulación en términos de coste computacional y complejidad del modelo. Para ello, dentro del marco del Annex 94 del programa Energy in Buildings and Communities (EBC) de la Agencia Internacional de la Energía (IEA), el estudiante colaborará en la gestión y tratamiento de datos experimentales, incluyendo: a) verificación cualitativa de los datos medidos, b) pre-procesamiento de señales térmicas y energéticas, c) identificación de variables clave en la caracterización energética del edificio, d) aplicación de modelos de balance energético y métodos de ajuste dinámico, e) interpretación crítica de resultados.
Se contempla la realización de los siguientes ejercicios específicos:1. Ejercicio común propuesto en Annex 94: Obtención del Heat Transfer Coefficient (HTC) de dos viviendas situadas en el Reino Unido, utilizando dos métodos de cálculo simples previamente definidos por el grupo de trabajo, y un tercer método libre a elección de los participantes, que en este caso se plantea como un método dinámico integrado. El objetivo es comparar la precisión y la robustez de distintas metodologías de caracterización térmica a partir de datos reales. 2. Ensayo controlado para la determinación del U value de componentes prefabricados instalados en un recinto acondicionado climáticamente en el interior mediante un sistema de frío y condiciones reales en el exterior. Se aplicará un método dinámico integrado
Metodología: Este TFM ofrece al estudiante una inmersión directa en un entorno de investigación aplicada, combinando análisis de datos experimentales, modelado energético y colaboración internacional, con una fuerte orientación hacia la fiabilidad de los métodos de evaluación térmica en edificaciones reales y experimentales
Perfil del/la estudiante: Licenciatura, Ingeniería, Arquitectura, Grado en Física o equivalentes

Evaluación teórica del comportamiento térmico de patios escolares Teórico

Tutor/a principal: Mª Nuria Sánchez Egido · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense, 40 (Madrid)
Descripción: Evaluación teórica del comportamiento térmico de patios escolares antes y después de su transformación mediante intervenciones basadas en NBS, en uno de los casos piloto. Esta investigación busca generar una metodología robusta de evaluación y simulación, así como herramientas aplicables a diferentes contextos climáticos y urbanos, promoviendo el confort térmico, la calidad del aire y la reducción del riesgo climático en entornos escolares. Colaboración del estudiante en tareas específicas dentro de las siguientes actividades clave. A) Desarrollo de modelos de simulación ambiental y energética: simular distintos escenarios de diseño en los patios escolares, considerando variables como temperatura superficial y ambiental, velocidad del aire, humedad relativa y radiación solar, considerando condiciones típicas y de eventos extremos. B) Diseño metodológico de evaluación del confort térmico exterior: basadas en parámetros internacionales (PMV, PET, UTCI) y adaptadas a la población infantil, analizando la evolución térmica de los espacios antes y después de la intervención mediante indicadores cuantificables. C) Difusión y transferencia de resultados: colaboración en la elaboración de informes técnicos y/o comunicaciones para seminarios organizados por el proyecto COL3NATUR, y participación en talleres de formación y divulgación con comunidades escolares. Este Trabajo Fin de Máster permitirá al estudiante desarrollar competencias en el diseño, simulación y evaluación de entornos escolares sostenibles, que a través de una aproximación interdisciplinar y aplicada, contribuyan a cerrar la brecha entre la teoría y la práctica en la lucha contra el cambio climático en el ámbito educativo.
Metodología: El Trabajo Fin de Máster (TFM) se desarrollará en el marco del proyecto COL3NATUR, una iniciativa orientada a la adaptación al cambio climático a través de la re-naturalización eficiente de patios escolares y entornos educativos, con el fin de reducir los impactos asociados al aumento de temperaturas, las olas de calor, y otros eventos extremos (como calimas, sequías o lluvias torrenciales). Este proyecto se enmarca dentro del espacio SUDOE y tiene como objetivo principal contribuir a la resiliencia climática de los centros escolares, integrando Soluciones Basadas en la Naturaleza (NBS) y herramientas digitales que favorezcan una transición hacia una economía baja en carbono, saludable y sostenible
Perfil del/la estudiante: Licenciatura, Ingeniería, Arquitectura, Grado en Física o equivalentes

Estudio de la fragilización por hidrógeno en aceros y mitigación del daño mediante técnicas de modificación superficial Experimental

Tutor/a principal: Susana Merino Oviedo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Gonzalo de Diego Velasco · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los aceros al carbono y aceros inoxidables, están diseñados para cumplir los requisitos de resistencia propios de instalaciones a alta presión cuando trabajan con gases e hidrocarburos Sin embargo, el hidrógeno puede provocar la fractura y fallo catastrófico en estos materiales debido al fenómeno de la fragilización HE) que provoca el debilitamiento de la cohesión de la red cristalina y disminuye por tanto la resistencia, la tenacidad y la ductilidad. La degradación de los materiales que trabajan en contacto con hidrógeno es un hecho conocido y que es importante atajar para el desarrollo seguro y viable de la economía del hidrógeno.

El objetivo de la mitigación del daño producido por hidrógeno es reducir, y en última instancia prevenir la interacción de este elemento con los materiales estructurales que son usados para su almacenamiento y distribución Para ello se trabajará con diferentes tipos de aceros y se analizará el daño inducido por el hidrógeno mediante técnicas de nanoindentación y microscopía posteriormente se realizarán modificaciones superficiales y se valorará la bondad del método.
Perfil del/la estudiante: Químico o Ingeniero de materiales

Caracterización del efecto de la adición de elementos químicos en las propiedades fisicoquímicas de nuevos combustibles nucleares Experimental

Tutor/a principal: Abel Milena Pérez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raúl José Martín Palma
Segundo/a tutor/a: Jone Miren Elorrieta Baigorri · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El combustible más utilizado en los reactores nucleares de agua ligera consiste en una matriz cerámica de óxido de uranio (UO₂). La adición de diferentes elementos puede ayudar a mejorar las propiedades del combustible tanto en el reactor como en la etapa posterior de almacenamiento. Entre esos elementos, el gadolinio ayuda a controlar mejor la reacción nuclear, ya que actúa como veneno neutrónico; es decir, absorbe neutrones que de otra forma irían a producir material fisil y conlleva a un uso más eficiente del combustible. Otros, como el cromo, ayudan a mejorar las propiedades mecánicas del combustible y a evitar que se liberen ciertos productos radiactivos formados en el reactor, haciendo que el combustible sea más seguro. No obstante, para conseguir estas propiedades mejoradas, es necesario primero conseguir una adición eficiente de los elementos, entender cómo interaccionan químicamente con el uranio y así poder alcanzar materiales homogéneos. Para ello, es necesario estudiar las características microestructurales y químicas de los combustibles UO2 dopados.

El trabajo propuesto consiste en producir y caracterizar pastillas de UO2 dopadas con distintos contenidos de diferentes elementos, para evaluar su influencia en las propiedades fisicoquímicas de los combustibles nucleares producidos. Se estudiará el método de fabricación más efectivo para cada elemento, y se utilizarán distintas técnicas de caracterización, como difracción de rayos X, microscopía electrónica y espectroscopia Raman, para analizar tanto los materiales de partida como los combustibles fabricados.
Metodología: El trabajo conlleva trabajar en una instalación radiactiva y manipular elementos radiactivos como los óxidos de uranio.
Perfil del/la estudiante: Graduado/a en Química o Física

FCC Medio Ambiente 1 propuesta

Análisis comparativo, Simulación y Optimización de tecnologías de upgrading para la producción de biometano Teórico

Tutor/a principal: Arturo Asensi Parras · FCC Medio Ambiente
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: FCC Medio Ambiente — Av. Camino de Santiago, 40 (Madrid)
Descripción: La Unidad de tratamiento de residuos del Complejo Ambiental de Gipuzkoa contempla en su segunda fase (CMG2) la construcción de una unidad de upgrading para la producción de biometano a partir del biogás generado en la planta, con el objetivo de su posterior inyección a red. Este proyecto, actualmente en fase de construcción y desarrollado por FCC Medio Ambiente, constituye una iniciativa clave en el aprovechamiento energético de residuos y en la transición hacia sistemas energéticos más sostenibles.En este contexto, el presente Trabajo Fin de Máster se centra en el análisis, simulación y optimización de distintas tecnologías de depuración de gases aplicables al proceso de upgrading de biogás para la obtención de biometano de calidad adecuada para su inyección en red.El/La estudiante se integrará en el estudio técnico del proceso, evaluando diferentes alternativas tecnológicas y su viabilidad en el caso concreto del complejo.Descripción de las tareas:<ol><li>Estudio del material bibliográfico disponible</li><li>Análisis y descripción de las distintas alternativas tecnológicas de depuración de biogás</li><li>Simulación de las tecnologías seleccionadas mediante el software Aspen Plus</li><li>Optimización de la alternativa considerada más adecuada</li><li>Redacción del Trabajo Fin de Máster</li></ol>
Palabras clave: Biometanobiogásoptimización de procesos

Instituto IMDEA Energía 5 propuestas

Polímeros conjugados Porosos nanoestructurados para la produccion de combustibles solares Experimental

Tutor/a principal: Marta Liras Torrente · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Marcelo Echeverri Muñoz · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — avenida Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: La transición hacia una economía sostenible y respetable con el medio ambiente requiere el desarrollo de tecnologías capaces de aprovechar energías alternativas como la energía solar para transformar materias primas abundantes (agua, CO₂, nitrógeno, etc) en combustibles y productos químicos necesarios.

Los procesos fotocatalíticos representan una estrategia atractiva al permitir la conversión directa de energía solar en enlaces químicos. Esta aproximación requiere el desarrollo de nuevos fotocatalizadores que sean eficientes, estables y reutilizables. Estos fotocatalizadores pueden ser polímeros sintetizados “a la carta” por medio de la química orgánica, incluyendo en su estructura monómeros fotoactivos, lo que permite modular las propiedades ópticas, químicas y estructurales, obteniendo catalizadores heterogéneos con alta resistencia térmicas y químicas.

La presente propuesta de Trabajo Fin de Máster tiene como objetivo el diseño, síntesis y evaluación de nuevos materiales fotocatalíticos con aplicación en la producción de combustibles solares y en la obtención de compuestos de interés. El proyecto ofrece la posibilidad de trabajar en la frontera entre la ciencia de materiales, fotocatalísis y la ingeniería de procesos.
El desarrollo y aplicación de estos nuevos catalizadores se realizará en 4 fases:
• Revisión bibliográfica sobre el estado del arte en fotocatálisis aplicada a energía solar y producción de combustibles.
• Síntesis y caracterización de nuevos fotocatalizadores.
• Evaluación de la capacidad fotocatalítica de estos nuevos catalizadores para la conversión de agua, CO2, nitrógeno, etc.
• Aplicación de los catalizadores en reactores prototipo.
Perfil del/la estudiante: quimica, Fisica, Ciencia de materiales

Producción electroquímica eficiente de etileno mediante electrodos de cobre funcionalizados con polímeros Experimental

Tutor/a principal: Freddy Enrique Oropeza Palacio · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Marta Liras Torrente · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Av. Ramon de la Sagra 3 (Mostoles)
Descripción: La reducción electroquímica de CO2 (CO2RR) a etileno (e-etileno) presenta una vía transformadora para descarbonizar la producción de esta materia prima química esencial. El cobre (Cu) es el único electrocatalizador conocido que facilita el paso crítico de acoplamiento C-C necesario para la generación de etileno. Sin embargo, los sistemas de vanguardia basados en Cu presentan una selectividad insuficiente, reacciones secundarias competitivas (especialmente la reacción de evolución de hidrógeno, REH) y una rápida degradación del catalizador en condiciones operativas. Recientemente, se ha observado que la adsorción de dodecatiol sobre catalizador de Cu mejora en gran medida su selectividad a etileno debido a una transferencia selectiva de CO2 (vs. H2O) y la estabilización de facetas de Cu (100). Esta propuesta para TFM describe una estrategia para expandir este concepto mediante el desarrollo de una nueva clase de electrodos de Cu funcionalizados con polímeros.

La hipótesis principal es que una capa polimérica cuidadosamente diseñada con grupos funcionales adecuados puede modificar el entorno químico local en la interfaz electrodo-electrolito, dirigiendo la vía de reacción exclusivamente hacia el etileno y mejorando la estabilidad del catalizador.

El proyecto se ejecutará en tres fases:
(1) Se seleccionará una serie de polímeros funcionales (ya disponibles en nuestro grupo de investigación) con base en propiedades específicas: hidrofobicidad y basicidad.
(2) Estos polímeros se integrarán con sustratos comerciales de Cu de alta área superficial mediante técnicas como electropolimerización o recubrimiento por inmersión
(3) Se evaluará el rendimiento de estos electrodos híbridos para la CO2RR en un electrolizador de membrana.
Metodología: Bibliografía:
(1) Qu, J. et al. Electrochemical Carbon Dioxide Reduction to Ethylene: From Mechanistic Understanding to Catalyst Surface Engineering. Nano-Micro Lett. 2023, 15 (1), 1–34. https://doi.org/10.1007/S40820-023-01146-X.

(2) Yao, Y.; Shi, T.; Chen, W.; Wu, J.; Fan, Y.; Liu, Y.; Cao, L.; Chen, Z. A Surface Strategy Boosting the Ethylene Selectivity for CO2 Reduction and in Situ Mechanistic Insights. Nat. Commun. 2024, 15 (1), 1–10. https://doi.org/10.1038/S41467-024-45704-2

(3) Liras, M. et al. Hybrid Materials Based on Conjugated Polymers and Inorganic Semiconductors as Photocatalysts: From Environmental to Energy Applications. Chem. Soc. Rev. 2019, 48 (22), 5454–5487. https://doi.org/10.1039/C9CS00377K.

(4) Palenzuela‐Rebella, S. et al. Ultra‐Nanostructured Phenazine Conugated Porous Polymers as Efficient Photocatalyst for Solar‐Driven Hydrogen Production. Adv. Funct. Mater. 2025. https://doi.org/10.1002/adfm.202509175.
Perfil del/la estudiante: Conocimientos previos recomendados: (1) Fundamentos de electroquímica: por ejemplo, en que consiste la electrólisis de agua, reducción electroquímica de CO2. (2) Química de materiales y ciencia de superficies: síntesis de nanomateriales, técnicas de funcionalización de superficies y caracterización de materiales con XRD, XPS y/o SEM.

Diseño y procesamiento de materiales avanzados para dispositivos fotoelectroquímicos de producción de hidrógeno verde Experimental

Tutor/a principal: Sergio Carrasco · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Yolanda Pérez Cortés
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Mostoles)
Descripción: El presente TFM se enmarca en el proyecto internacional HYDRAGON (https://energia.imdea.org/porfolio/hydragon-from-light-to-energy-synergetic-multifunctional-materials-driving-photoelectrochemical-hydrogen-generation-2/), coordinado por IMDEA Energía, cuyo objetivo es desarrollar tecnologías limpias para la producción de hidrógeno verde a partir de agua y energía solar. En particular, este trabajo se centrará en la síntesis, caracterización y procesado de materiales híbridos fotoactivos, principalmente redes metal-orgánicas (MOFs) y perovskitas, orientados a su integración en dispositivos fotoelectroquímicos (PEC) para la generación directa de hidrógeno solar. Ejemplos de materiales a estudiar, todos ellos desarrollados en nuestro Instituto, incluyen los MOFs IEF-11(Ti) e IEF-40(Fe) basados en ligandos de tipo escuarilo, y otros materiales de nuevo desarrollo basados en porfirinas. Por su lado, las perovskitas empleadas en este trabajo estarán basadas en Cu o Bi, en lugar de plomo, y cationes orgánicos voluminosos de tipo amina (ej.: IEF-16 e IEF-19).

El estudiante participará activamente en la síntesis de dichos materiales mediante rutas químicas suaves (como métodos solvotermales o por microondas), así como en su caracterización estructural (PXRD), térmica (TGA), óptica (UV-Vis, FTIR) y morfológica (SEM). Además, una parte esencial del trabajo será el desarrollo y optimización de técnicas de deposición de películas delgadas sobre sustratos conductores flexibles, como tejidos de carbono, o semiconductores derivados de GaN, mediante métodos como spin-coating o drop-casting.

Todas las actividades del TFM se llevarán a cabo en IMDEA Energía, limitándose a la síntesis, caracterización y preparación de capas activas de los materiales desarrollados, que serán posteriormente integrados en configuraciones PEC por los demás socios del proyecto.
Perfil del/la estudiante: Química Inorgánica y/o Ciencia de Materiales

Soluciones prácticas para baterías de zinc acuosas: innovaciones en electrolitos Experimental

Tutor/a principal: nagaraj patil · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: rebeca marcilla · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Av. Ramón de La Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: Resumen: Aqueous Zinc Metal Batteries (aqZMBs) combine safety, sustainability and low cost. Their main hurdles: dendrites, side reactions and limited cycle life; are tightly linked to the electrolyte. This TFM proposes to deliver practical electrolyte innovations to overcome these barriers, with clear learning outcomes (electrolyte design, cell assembly, electrochemical analysis) and tangible outputs (benchmarked coin cells). Why it is attractive for students: • Hands-on lab work in IMDEA Energía’s Electrochemical Processes Unit • Close supervision (weekly progress meetings) and safety/tech training • Option to combine TFM + Prácticas Externas in same centre • Potential for participation in a scientific poster or manuscript acknowledgement
Metodología: Selecting the right salts/additives in aqueous electrolytes governs Zn plating/stripping efficiency, stability and practicality. The project is organized in three focused tasks: Task 1: Electrolyte screening: Zn salts (e.g., chloride, triflate, bistriflimide) at low molalities (1–2 m) with molecular crowding agents (PEG/PEGDME); basic windows and compatibility. [1, 2] Task 2: Physico‑chemical & electrochemical characterization: viscosity, conductivity, wettability; CV/GCD/EIS/GITT in 2 or 3‑electrode setups. Task 3: Cell assembly & benchmarking: coin cells with model cathodes (activated carbon, V₂O₅, redox polymer); capacity/rate/cycling vs. literature KPIs; brief scalability discussion. Training & supervision: safety induction; instrument training (Potentiostat /galvanostat, glovebox); weekly meetings; data management templates (ELN/Excel).
Bibliografía: 1. Energy Storage Mater. 2022, 53, 532–543; 2. Mater. Today Energy 2023, 36, 101339; 3. Batter Supercaps 2024;n/a:e202400414; 4. Adv. Energy Mater. 2021, 2100939
Metodología: Flexibility to orient the project as TFM, Prácticas Externas, or a combined path
Perfil del/la estudiante: Basic electrochemistry is desirable (CV/GCD fundamentals), but not mandatory: training is provided. Helpful: interest in batteries/materials, willingness to work in the lab, and basic data analysis (Excel/Origin). Working language will be English (multicultural group).

Materiales fotoactivos para llevar a cabo reacciones fotocatalíticas de interés industrial Experimental

Tutor/a principal: MIGUEL GÓMEZ MENDOZA · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: Los métodos tradicionales para la obtención de compuestos de interés industrial como el fenol (>850.000 t/año) requieren el uso de alta temperatura, presión, y condiciones ácidas fuertes. En los últimos años, se ha demostrado que mediante procesos fotocatalíticos empleando luz visible se pueden llevar a cabo estos procesos. Sin embargo, aún existe el desafío de aumentar la eficiencia de esta tecnología y de buscar materiales fotoactivos que sean más eficientes y de bajo coste.
La Fotosíntesis Artificial es una tecnología que se basa en el uso de luz solar para convertir CO2 y agua en compuestos útiles para la energía como CO, metano, metanol e hidrógeno, tal como lo hacen las plantas verdes para la obtención de azúcares. En nuestro grupo de investigación trabajamos para desarrollar una nueva generación de materiales que sean capaces de promover de manera eficiente, mediante reacciones fotocatalíticas, las transformaciones químicas necesarias en los procesos mencionados anteriormente.

El principal objetivo del trabajo final de MASTER es el estudio de procesos de interés de industrial (como la oxidación de fenol) vía fotocatalítica. Para ello se emplearán diferentes fotocatalizadores que se caracterizarán a través de técnicas espectroscópicas avanzadas. Para lograr el objetivo principal se desarrollarán los siguientes objetivos específicos:
* Empleo de fotosensibilizadores que se caracterizarán mediante técnicas espectroscópicas tales como UV-Visible, fotoluminiscencia y absorción transitoria (TAS).
* Estudio del rendimiento de los procesos fotocatalíticos llevados a cabo.
* Identificación mediante cromatografía de gases-masas, HPLC y/o TAS de los intermedios y productos finales de reacción.
Metodología: TFM multidisciplinar que involucra tareas experimentales en síntesis, preparación y un amplio empleo de técnicas avanzadas de
caracterización. Conocimiento en catálisis, inorgánica, orgánica o ciencia de los materiales.
Perfil del/la estudiante: Química o ingeniería química

Instituto IMDEA Nanociencia 1 propuesta

Materiales termocrómicos de transición de espín para mejorar la eficiencia energética

Tutor/a principal: Jose Sanchez Costa · Instituto IMDEA Nanociencia
Lugar de realización: Instituto IMDEA Nanociencia — 9, Faraday (Madrid)
Descripción: La demanda energética ha subido a un ritmo de 2% anualmente durante el último siglo a escala global, donde gran parte de esta energía (aproximadamente un 30%), es utilizada únicamente para la termalización de edificios.
Con la perspectiva de un cambio climático acechante, este porcentaje está proyectado para aumentar, por lo que una función clave de la ciencia de materiales es la preparación de materiales funcionales avanzados que ayuden a mejorar la eficiencia energética no solo de nuevos edificios pero también del parque existente.
Los materiales de transición de espín son una opción viable para el desarrollo de este tipo de compuestos dada su capacidad para transitar, de forma reversible, entre un estado de color claro (blanco-amarillo) a altas temperaturas y un estado de color oscuro a bajas temperaturas (púrpura-rojo) que presentan diferente reflectividad en el espectro de luz visible, además de su amplia maleabilidad química que permite la sintonización alrededor de la temperatura ambiente.
Este trabajo de fin de máster tiene como objetivo fundamental la preparación y caracterización de materiales basados en el fenómeno de transición de espín que, embebidos como rellenos en matrices poliméricas, puedan tener una aplicación final como recubrimientos de superficies, tales como paredes exteriores de edificios.
El trabajo fundamental de los alumnos consistirá en su familiarización en la química básica de coordinación, los métodos de inclusión de estos en matrices poliméricas, la caracterización física y química de dichos composites y, posteriormente, el testeo de estos materiales en condiciones controladas y/o de campo como materiales termoreguladores.
Perfil del/la estudiante: Quimico y/o ingeniero

Instituto de Catalisis y Petroleoquímica (CSIC) 1 propuesta

Influencia de la nanomorfología del ZnO en catalizadores intermetálicos ZnPd para la producción de metanol a partir de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Rufino Manuel Navarro Yerga · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Noelia Mota Toledo · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catalisis y Petroleoquímica (CSIC) — Marie Curie (Madrid)
Descripción: Se denomina metanol verde a aquel que se produce de forma renovable a partir de hidrógeno verde y de CO₂ capturado de la atmósfera. El metanol verde puede emplearse en numerosas aplicaciones industriales y, como combustible sintético líquido. En este contexto, el objetivo global del proyecto es la investigación y desarrollo de una nueva generación de catalizadores con mayor actividad y selectividad para la síntesis de metanol a partir de CO₂. En particular, se estudiará la influencia de la nanomorfología del óxido de zinc (ZnO) en el comportamiento de catalizadores intermetálicos ZnPd, analizando cómo las características estructurales y texturales del soporte afectan la actividad y selectividad del sistema catalítico. Las actividades a desarrollar incluirán: (i) Preparación de catalizadores basados en ZnO–ZnPd con diferentes nanomorfologías , (ii) caracterización fisicoquímica detallada de los catalizadores obtenidos mediante técnicas avanzadas y (iii) evaluación de la actividad y selectividad de los catalizadores en la reacción de síntesis de metanol a partir de CO₂. El TFM ofrecerá una formación integral en el ámbito de la catálisis aplicada a la energía y los combustibles renovables, proporcionando conocimientos teóricos y prácticos en preparación, caracterización y medida de catalizadores heterogéneos así como capacitación para el trabajo en laboratorio y la participación en proyectos de investigación aplicada.
Perfil del/la estudiante: Graduados en Química, Ingenieros químicos

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) 8 propuestas

Producción de combustibles solares mediante procesos fototérmicos con energía solar Experimental

Tutor/a principal: Javier Fermoso Domínguez · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Laura Collado Brunete · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Calle de Marie Curie 2, Fuencarral-El Pardo (Madrid)
Descripción: En este TFM se abordará el reto de producción de combustibles solares mediante catálisis fototérmica, que contribuyen a la descarbonización industrial y al desarrollo de una economía solar circular, en la que luz, agua, CO2 y N2 atmosférico se transforman en combustibles y productos químicos sostenibles. Para ello, los procesos fototérmicos combinan el aprovechamiento simultáneo de la luz y el calor solar para impulsar reacciones químicas de hidrogenación altamente endotérmicas, como la conversión de CO2 a metanol y de N2 a amoníaco. En estos sistemas, los catalizadores fototérmicos actúan sinérgicamente bajo irradiación solar: la energía lumínica genera portadores de carga que facilitan la activación de moléculas estables (CO2 y N2), mientras que el calor favorece las etapas cinéticas de hidrogenación y desorción de productos. Gracias a esta interacción fototérmica, es posible alcanzar mayores tasas de conversión a temperaturas más bajas que las requeridas en los procesos puramente térmicos, reduciendo el consumo energético global.
En este trabajo se prepararán nuevos catalizadores con alta absorción de luz en todo el espectro solar, conversión eficiente luz-calor, elevada movilidad de carga, estabilidad fototérmica y durabilidad, empleando materiales abundantes y no tóxicos. Las propiedades fisicoquímicas y optoelectrónicas se estudiarán mediante diferentes técnicas de caracterización disponibles tanto en el ICP-CSIC como en IMDEA Energía. La producción fototermocatalítica de combustibles solares se estudiará en un fotorreactor de fase gas a 150–350ºC iluminado por medio de un simulador solar y los productos de reacción se analizarán mediante cromatografía.
Perfil del/la estudiante: Químico, Ingeniero Químico o similar

Hidrogenación de anisole mediante calefacción magnética Experimental

Tutor/a principal: Ana Belén Dongil de Pedro · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Marie Curie 2, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Este Trabajo de Fin de Máster propone estudiar la hidrogenación del anisole como reacción modelo utilizando calefacción magnética como fuente de calor alternativa. Esta técnica se basa en la generación de calor local en presencia de nanopartículas magnéticas expuestas a un campo magnético alterno, permitiendo un calentamiento selectivo, eficiente y potencialmente más sostenible.

El objetivo principal es comparar el rendimiento de la hidrogenación de anisole usando calefacción magnética frente a métodos térmicos tradicionales. Para ello, se sintetizará un catalizador magnético, y se realizarán ensayos de reacción bajo distintas condiciones. Los productos se analizarán mediante cromatografía de gases (GC) para evaluar conversión, selectividad y eficiencia energética.

La hidrogenación catalítica es una reacción fundamental en la industria química, empleada para la saturación de compuestos orgánicos. Tradicionalmente, se realiza mediante métodos de calefacción convencional, como mantas térmicas o baños de aceite, que implican un calentamiento generalizado del sistema, con altos requerimientos energéticos y riesgos de seguridad.

Este trabajo contribuirá al desarrollo de metodologías más sostenibles en síntesis orgánica, explorando el potencial de la calefacción magnética en reacciones catalíticas. Asimismo, permitirá adquirir experiencia en el manejo de materiales funcionales y tecnologías emergentes aplicadas a la química verde.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero químico, químico, ciencias ambientales

Conversión catalítica fototérmica de CO2 (hidrogenación de CO2). Experimental

Tutor/a principal: Diana García Pérez · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Calle de Marie Curie 2, Fuencarral-El Pardo (MADRID)
Descripción: • Síntesis de catalizadores bimetálicos heterogéneos soportados sobre CeO2 y/o TiO2 mediante diversas técnicas.

• Caracterización físico-química de los catalizadores soportados a nivel molecular y microscópico (difracción de rayos X, espectroscopía de UV-Vis, isotermas de adsorción-desorción de N2, etc).

• Ensayos de actividad catalítica (termocatalíticos, fotocatalíticos, fototermocatalíticos) para comparar los resultados obtenidos y ver si los resultados fototermocatalíticos son satisfactorios.

• Optimización de los parámetros de reacción para la conversión catalítica fototérmica de CO2. Optimización de la composición catalítica mediante el establecimiento correlaciones entre las propiedades fisicoquímica y el comportamiento en reacción.

• Elaboración de un informe explicativo que incluya todos los resultados obtenidos así como los fundamentos teóricos del trabajo desarrollado.
Perfil del/la estudiante: Químico o ingeniero químico

Desarrollo de un electrolizador para la conversión electroquímica selectiva de CO2 a productos multicarbono (C2+) de alto valor añadido Experimental

Tutor/a principal: María Victoria Martínez Huerta · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Pablo Arévalo Cid
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Calle/ Marie Curie 2 (Madrid)
Descripción: La creciente concentración de CO₂ en la atmósfera supone uno de los mayores retos ambientales de nuestro tiempo. Una estrategia prometedora es su transformación electroquímica en productos químicos de valor añadido que puedan sustituir a derivados de combustibles fósiles. Entre ellos, los compuestos multicarbono (C₂+) como etileno, etanol o propanol destacan por su relevancia industrial como materias primas y combustibles.
El objetivo del proyecto es diseñar y evaluar electrocatalizadores innovadores que permitan una conversión selectiva y eficiente de CO₂ hacia este tipo de productos. Para ello se explorarán materiales híbridos basados en cobre y carbones dopados con heteroátomos, aprovechando rutas de síntesis sostenibles.

Contenido y tareas a realizar:
El/la estudiante se integrará en un grupo de investigación activo en el campo de la electrocatálisis del ICP-CSIC (Electrocatalizadores para Energía y Medioambiente, E3Cat), participando en distintas etapas del proyecto:
• Preparación de electrocatalizadores a partir de precursores poliméricos o biomasa.
• Caracterización estructural y morfológica mediante técnicas avanzadas (espectroscopía, microscopía, difracción).
• Evaluación electroquímica en celdas de tres electrodos y/o de flujo, y monitorizando parámetros de actividad, selectividad y estabilidad.
• Análisis de productos generados (cromatografía).
• Discusión de resultados y elaboración de la memoria.

El TFM ofrece al estudiante formación transversal en síntesis de materiales, técnicas de caracterización y electrocatálisis aplicada a la valorización de CO₂, contribuyendo a un área de investigación de gran impacto científico y tecnológico en el marco de la transición energética.
Metodología: Nuestro grupo de investigación tiene una amplia experiencia en la supervisión de Trabajos Fin de Máster en el ámbito de la catálisis y la electroquímica. Varios de los TFMs realizados en nuestro laboratorio han sido reconocidos con premios de excelencia a nivel nacional, incluyendo dos accésits al Premio Arquímedes a la investigación universitaria y, más recientemente, un Premio Santander Open Academy.
Perfil del/la estudiante: Químicas o Ingeniería Química

Biomasa lignocelulósica y oleoquímica para la producción sostenible de combustibles para la aviación Experimental

Tutor/a principal: Jose Miguel Campos Martín · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Marie Curie, 2 (Madrid)
Descripción: La transición hacia combustibles más limpios en la aviación requiere el desarrollo de combustibles sostenibles para aviación (SAF). Entre las diversas rutas para su producción, la biomasa se destaca como una alternativa prometedora, especialmente por su capacidad de reutilizar residuos orgánicos como fuente de energía renovable.
Uno de los componentes más relevantes de la biomasa es la lignocelulosa, que constituye una fracción significativa de la misma. Este material permite la producción de bioqueroseno, tanto de estructura lineal como cíclica. La variante cíclica es especialmente importante para el uso en aviación, ya que proporciona características deseables como resistencia a bajas temperaturas y compatibilidad con los sistemas y juntas empleados en los aviones actuales.
Una vía eficaz para su producción es el uso de ácidos grasos de cadena media como el ácido hexanoico y octanoico, que pueden obtenerse a partir de residuos, como el orujo de uva, y pueden ser transformados mediante la aplicación de catalizadores característicos que ayudan a realizar los procesos con condiciones operacionales suaves y más rentables económicamente. Mediante reacciones de cetonización y hidrodesoxigenación, es posible obtener alcanos lineales y cíclicos (C9–C15), que pueden formar la base de un combustible de aviación completamente renovable. Esto representa la posibilidad de producir SAF sin necesidad de mezclarlo con combustibles fósiles derivados del petróleo.
Este Trabajo Fin de Máster tiene como objetivo profundizar en esta ruta de transformación hacia combustibles sostenibles, evaluando su viabilidad tanto técnica como energética. Además, se explorarán posibles mejoras del proceso mediante el empleo de catalizadores.
Metodología: Debido a la falta de tiempo no hemos podido dar de alta a la Dra. Patricia Reñones del ICP-CSIC que actuará como co-tutora
Perfil del/la estudiante: Química o Ingeniería Química

Producción de combustibles sostenibles de aviación desde biomasa Experimental

Tutor/a principal: Marta Lara Serrano · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Calle Marie Curie 2 (Madrid)
Descripción: La transición hacia combustibles sostenibles para la aviación representa un eje estratégico en la descarbonización del transporte aéreo. En este contexto, la biomasa se consolida como una fuente renovable clave para la obtención de compuestos químicos con potencial energético. Entre ellos, el isopreno, derivado de procesos biotecnológicos, se posiciona como un precursor atractivo para la síntesis de combustibles tipo jet, gracias a su disponibilidad y reactividad.
Una de las rutas más prometedoras para su conversión es la dimerización térmica, que permite obtener una mezcla de productos lineales y cíclicos. Estos últimos son especialmente relevantes para su aplicación directa como biocombustibles, ya que presentan propiedades físico-químicas compatibles con las exigencias del sector aeronáutico, como la resistencia a bajas temperaturas y la compatibilidad con materiales de sellado.
Mediante el diseño y evaluación de catalizadores se transformará y mejorará la eficiencia del proceso, reduciendo requerimientos energéticos y aumentando la selectividad hacia compuestos cíclicos deseados.
La obtención de diméricos cíclicos derivados del isopreno permitiría evitar la mezcla con combustibles fósiles, facilitando una transición más limpia hacia alternativas renovables. Este enfoque ha sido explorado recientemente por Woodroffe y Harvey (2022), quienes demostraron el potencial de la ciclodimerización térmica del isopreno para producir combustibles de alto rendimiento compatibles con la aviación comercial [Energy Advances, 1, 338–343. DOI: 10.1039/D2YA00017B].
Este TFM contribuirá al desarrollo de rutas sostenibles para la producción de combustibles de aviación ofreciendo al estudiante una formación sólida en procesos de transformación química aplicados a la bioenergía.
Metodología: El tutor 2 pertenece al Instituto de Catálisis y Petroleoquímica y se llama Silvia Morales de la Rosa. smorales@icp.csic.es
Perfil del/la estudiante: Química, Ingeniero Químico

Valorización de Suero Lácteo Industrial y Biomasa Lignocelulósica de la Industria Vitivinícola mediante Bioprocesos Emergentes para la Producción de Bioproductos Experimental

Tutor/a principal: Silvia Morales de la Rosa · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Marie Curie, 2 (MADRID)
Descripción: Los residuos sólidos con alto contenido de carbohidratos y lignina se pueden valorizar siguiendo un proceso de fraccionamiento de biomasa para producir celulosa y lignina de alta pureza y a partir de la hemicelulosa, obtener furfural. En esta propuesta de trabajo se valorizarán carbohidratos de corrientes provenientes de residuos industriales lácteos (sueros derivados de la industria láctea) o de residuos lignocelulósicos de la industria alimentaria. La industria láctea genera una gran cantidad de residuos líquidos con una importante cantidad de contenido orgánico (9 kg de suero agotado por kg de queso). Un 70% de ese contenido orgánico son carbohidratos, principalmente lactosa que puede valorizarse mediante reacciones de deshidratación para producir moléculas plataforma como el HMF y el ácido levulínico (AL). Aunque en un principio, la concentración de los carbohidratos puede parecer baja (3-5 wt%) es similar a la concentración que se obtiene en procesos de pretratamiento de biomasa como la hidrólisis ácida, la extracción con agua supercrítica o las etapas de pre-hidrólisis que se llevan a cabo en la industria papelera para la producción de celulosa de muy alta pureza (>90%) y que se utilizan hoy en día para la producción de fibras textiles como la viscosa. Se estudiarán dos reacciones de deshidratación independientes, la producción de ácido levulínico y la producción de furfural utilizando catalizadores heterogéneos.
Metodología: Posibilidad de continuar con el doctorado en el tema.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química o Ingeniería química

Síntesis de catalizadores trimetálicos novedosos para la producción de biocombustibles sostenibles en el sector de la aviación a partir de lípidos de microalgas. Experimental

Tutor/a principal: Silvia Morales de la Rosa · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Patricia Reñones Brasa · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Marie Curie, 2 (MADRID)
Descripción: La producción de biocombustibles a partir de biomasa residual como materia prima se presenta como una alternativa sostenible frente al uso de combustibles fósiles, dado que constituye un proceso con emisiones netas nulas de dióxido de carbono, contribuyendo así a la mitigación del calentamiento global. Este enfoque no solo permite aprovechar desechos orgánicos, sino que también promueve una economía circular y la reducción del impacto ambiental asociado al uso de recursos no renovables. Además, los biocombustibles obtenidos mediante este tipo de procesos poseen características fisicoquímicas compatibles con la infraestructura existente de transporte, distribución y almacenamiento de combustibles, lo que facilita su integración al sistema energético actual sin requerir modificaciones significativas. Entre las rutas tecnológicas más prometedoras para la conversión de biomasa residual destaca el hidrotratamiento de aceites, grasas y lípidos provenientes de microalgas residuales, proceso que posibilita la producción de hidrocarburos renovables. El objetivo principal del presente trabajo es evaluar la actividad catalítica y la selectividad de distintos catalizadores metálicos en la etapa de desoxigenación, utilizando compuestos modelo oxigenados y nitrogenados. En particular, se estudiarán catalizadores trimetálicos soportados, con el propósito de identificar las composiciones más activas y selectivas para la obtención de hidrocarburos. Los resultados de esta investigación contribuirán al desarrollo de procesos sostenibles y eficientes para la producción de biocombustibles avanzados, fortaleciendo la valorización integral de la biomasa residual y promoviendo la transición hacia una matriz energética más limpia y renovable.
Metodología: Posibilidad de continuar con el doctorado en el mismo tema.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química o Ingeniería química (preferiblemente)

Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) 3 propuestas

Desarrollo de electrolitos híbridos para pilas de combustible alcalinas alimentadas con hidrógeno (AEMFC) Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — C/ Kelsen, 5 (Madrid)
Descripción: El hidrógeno (H₂) se perfila como un vector energético alternativo clave para generar electricidad en aplicaciones domésticas, industriales y de transporte, contribuyendo a reducir la dependencia de los combustibles fósiles. Actualmente, la electrólisis del agua es el método más eficiente para producir hidrógeno, además de ser una opción prometedora para el almacenamiento y distribución de energía renovable. Este trabajo de TFM se enmarca en un proyecto orientado a optimizar electrolizadores y pilas de combustible de membrana alcalina, sustituyendo las tecnologías basadas en medios ácidos que requieren catalizadores de metales del grupo del platino (PGM), costosas membranas tipo Nafion y componentes resistentes a la corrosión.

El objetivo principal es desarrollar membranas alcalinas de bajo coste, con alta conductividad iónica y mejor estabilidad química, dimensional y mecánica, adecuadas para ambas tecnologías. Para ello, se estudiarán membranas híbridas orgánico-inorgánicas económicas y se optimizará la deposición de catalizadores comerciales e ionómeros en la capa catalítica (CL) mediante pulverización.

El ensamblado membrana-electrodos (MEA) se realizará mediante dos configuraciones alternativas: sustrato recubierto de catalizador (CCS) y membrana recubierta de catalizador (CCM), unidas por laminación según una patente previa del grupo de investigación. Finalmente, las MEAs desarrolladas se evaluarán en una pila de combustible alimentada con hidrógeno, con el fin de analizar su rendimiento electroquímico y su viabilidad para futuras aplicaciones energéticas sostenibles.
Metodología: Este proyecto se desarrolla en el marco de un proyecto de la Comunidad de Madrid en activo, con posibilidad de visitar laboratorios del consorcio en CIEMAT, IMDEA Energia e INTA.
Perfil del/la estudiante: Químico; Ingeniero; Fisico; conocimientos de energía

Desarrollo de catalizadores libres de metales nobles para producción de hidrógeno mediante electrolizadores de membrana aniónica Experimental

Tutor/a principal: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen, 5 (Madrid)
Descripción: Las tareas a desarrollar se enmarcan en un proyecto de un Plan Nacional que comenzó en enero de 2025, y que se centra en el desarrollo de membranas alcalinas y ensamblajes membrana-electrodos novedosos y más eficientes. Estos dispositivos son muy prometedores debido a que pueden utilizar catalizadores basados en metales de transición evitando el uso de metales nobles como el platino y el iridio. Las tareas concretas del estudiante de máster se centran en nuevos procesos de síntesis de catalizadores basados en hierro (Fe) y níquel (Ni) y su acoplamiento a los electrodos del electrolizador. La caracterización estructural de los materiales incluye microscopia electrónica, difracción de Rayos X, espectrometría de fotoelectrones inducidos por rayos X (XPS), espectroscopías IR y Raman, y análisis de su comportamiento electro-catalítico.
Perfil del/la estudiante: Físico, químico, ingeniero

Síntesis en Fase Líquida de Cátodos Compuestos de Silicio para Baterías Sólidas de Sulfuro Experimental

Tutor/a principal: Nataly Carolina Rosero Navarro · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Kelsen 5 (MADRID)
Descripción: El objetivo de este Trabajo Fin de Máster es desarrollar y optimizar un método de síntesis en fase líquida para la obtención de cátodos compuestos de silicio compatibles con electrolitos sólidos de sulfuro. El estudio se centrará en identificar y aplicar estrategias que permitan estabilizar la capacidad de los electrodos de silicio, mitigando la degradación asociada a la expansión volumétrica y a la inestabilidad de las interfaces durante el ciclado electroquímico.
El proyecto abordará la preparación de suspensiones reactivas, la formación del material compuesto Si–sulfuro mediante procesos de disolución–precipitación controlados, y su posterior consolidación para la fabricación de electrodos compuestos. Se evaluará la influencia de parámetros como la relación Si:sulfuro, el tipo de disolvente, la temperatura de síntesis y las condiciones de secado sobre la homogeneidad y la estabilidad electroquímica del material.
La caracterización incluirá difracción de rayos X (XRD), espectroscopía Raman, microscopía electrónica (SEM) y medidas electroquímicas (EIS, celdas simétricas y completas). El trabajo contribuirá al desarrollo de baterías de estado sólido de alta densidad energética, explorando una ruta de síntesis escalable y compatible con materiales sensibles al aire.
Perfil del/la estudiante: Graduado/a en Química, Ciencia e Ingeniería de Materiales o afines, con interés en síntesis y caracterización de materiales para almacenamiento electroquímico de energía.

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) 11 propuestas

Hacia una economía circular: segunda vida en materiales reticulares funcionales Experimental

Tutor/a principal: Javier Pérez Carvajal · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Pilar Aranda · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Sor Juana Ines de la Cruz (Madrid)
Descripción: El proyecto tiene como objetivo principal desarrollar estrategias innovadoras para reutilizar, reciclar y revalorizar materiales reticulares funcionales, tales como las redes metal-orgánicas (MOFs) y las redes covalentes orgánicas (COFs), dentro del marco de una economía circular. Estos materiales funcionales de alta porosidad son de interés en una amplia gama de aplicaciones, desde almacenamiento de energía hasta remediación ambiental. El proyecto propone evaluar el desensamblaje, recuperación de componentes y reconfiguración funcional tras su uso inicial. Se explorarán métodos verdes de reciclaje, incluyendo disoluciones selectivas, recuperación térmica y separación de componentes activos. Además, se investigarán posibles “segundas vidas” para estos materiales, como su reutilización en aplicaciones distintas a la original. Los materiales preparados serán caracterizados mediante difraccion de rayos X, microscopia electronica y adsorcion de gases. Su desensamblado será seguido mediante RMN de líquidos y su estudiará la adecuación de las especies recuperadas para su segunda vida.
Perfil del/la estudiante: Grado en Quimica, Grado en Fisica, Ingenieria Quimica, Ingenieria de Materiales

Modelado computacional de celdas solares de perovskita: diseño adaptativo para entornos estratégicos Teórico

Tutor/a principal: Sol Carretero Palacios · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jaime Bueno Benito
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Campus de Cantoblanco, C. Sor Juana Inés de la Cruz, 3, Fuencarral-El Pardo, 28049 Madrid (Madrid)
Descripción: Las perovskitas de haluro se han consolidado como uno de los materiales más prometedores para el desarrollo de tecnologías fotovoltaicas avanzadas, gracias a su bajo coste, facilidad de fabricación y excelentes propiedades optoelectrónicas. Este TFM tiene como propósito el diseño óptico de celdas solares de perovskita considerando tanto la arquitectura del dispositivo como los materiales empleados y su ubicación estratégica mediante simulaciones numéricas.
Sobre esta base, se implementarán algoritmos genéticos capaces de explorar un amplio espacio de configuraciones, con el fin de identificar las geometrías y condiciones que maximicen la eficiencia óptica y energética de los dispositivos. Además, el marco computacional desarrollado permitirá extender los resultados más allá del diseño de celdas individuales, hacia configuraciones de sistemas completos. Esto incluye arquitecturas bifaciales, verticales, horizontales o con inclinación adaptada a su localización geográfica y a las condiciones de irradiación solar específicas de cada entorno.
El trabajo se desarrollará en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), en el campus de la UAM, dentro de un grupo activo en fotónica y simulación, con co-dirección de Sol Carretero (premiada con el Premio a la Mejor Dirección de Tesis Novel 2023 del CSIC) y Jaime Bueno. Una oportunidad ideal para estudiantes de física o ingeniería interesados en unir fotónica, simulación computacional y sostenibilidad.
Metodología: Se requerirán conocimientos de programación, con preferencia en Python, aunque no de manera exclusiva.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física, Ingeniería Computacional, Ingeniería Informática o áreas afines

Captura de energía ambiental con nanogeneradores basados en biopolímeros Experimental

Tutor/a principal: Bernd Wicklein · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raúl José Martín Palma
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Sor Juana Ines de la Cruz 3 (Madrid)
Descripción: La recolección de energía ambiental mediante nanogeneradores es un área emergente en la nanociencia para la transición ecológica y digital. Puede contribuir con energía eléctrica renovable al abastecimiento de nuestra sociedad y también a la alimentación de sensores y otros dispositivos autónomos relacionados con el internet-of-things.
En este sentido el proyecto está enmarcado en la preparación de materiales nanocomposites con propiedades piezoeléctricos y mecanoluminiscente que son capaces de convertir energía mecánica en electricidad y señales ópticos. Mediante impresión 3D se preparará muestras y dispositivos más eficaces en está conversión.

El proyecto tiene aspectos experimentales como la integración de nanopartículas sulfuro metálicas con propiedades semiconductoras en biopolímeros aptos para la impresión 3D. Por otro lado, se introducirá al uso de una impresora 3D avanzada que permite fabricar materiales texturados y con propiedades anisotrópicas. El/la estudiante explorará el diseño de modelos 3D e imprimirlos con los diferentes composites preparados en la etapa anterior. Se evaluará las propiedades eléctricas y opto-mecánicas de los materiales imprimidos usando electrómetros, potenciostatos y espectroscopia fluorescente.

Otro aspecto clave para garantizar una formación integral de la/el estudiante en materiales para la energía es su introducción a técnicas de caracterización de los materiales preparados (XRD, FTIR, DSC, SEM/TEM etc.). Finalmente, se integrarán las piezas imprimidas en un nanogenerador para evaluar la generación de energía en el contexto de sensores autónomos y la figura de mérito del nanogenerador. El proyecto está vinculado a una beca JAE-Intro ICU remunerada (#ICMM-22) del CSIC.
Metodología: En principio el trabajo está apalabrado con una estudiante y si se formaliza el acuerdo no haria falta presentar la oferta en el dia de exposiciones. En caso contrario, lo presentaria.
Perfil del/la estudiante: Físico, químico

Recuperación de metales de cátodos de baterias de ión Li gastadas 0 de paneles solares obsoletos y su reutilización en preparación de electrolitos o catalizadores Experimental

Tutor/a principal: María Concepción Gutiérrez Pérez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Francisco del Monte Muñoz de la Peña · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Recuperación de metales de pilas gastadas de ion litio (de tipo LCO, NMC, NCA y LFP) y/0 de paneles solares obsoletos utilizando mezclas eutécticas como agentes
de extracción y reutilización de los metales obtenidos en diversas aplicaciones
Actividades:
1. Preparación y caracterización de las mezclas eutecticas
2. Extracción de metales utilizando mezclas eutécticas.
3. Análisis de la eficiencia del proceso extractivo
4. Utilización de los metales extraídos en diversas aplicaciones (por ejemplo, electrolitos, electrocatalizadores, fotoelectrocatalizadores, etc.)
Metodología: Estudiantes interesados en realizar el PhD
Perfil del/la estudiante: Químico

Electrolitos de alta entropía para supercondensadores y baterias de ión-metal. Experimental

Tutor/a principal: Francisco del Monte Muñoz de la Peña · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Marisa Ferrer Pla · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El proyecto tiene como objetivo la preparación de electrolitos utilizando mezclas eutécticas para sistemas de almacenamiento
electroquímico de energía, especialmente en supercondensadores pero también se explorarán los condensadores termoeléctricos.
El candidato realizará las siguientes tareas en el proyecto.
- PREPARACION DE ELECTROLITOS A PARTIR DE SISTEMAS EUTECTICAS CON MULTIPELS COMPONENTES
- ESTUDIO DE ESTRUCTURA DE SOLVATACIÓN DE ELECTROLITOS POR TECNICAS ESPECTROSCOPICAS (RAMAN, NIR,
NMR, ETC.).
- REALIZACION DE MEDIDAS ELECTROQUIMICAS (SUPERCONDENSADORES Y CONDENSADORES TERMOELECTRICOS, Y BATERIAS DE ION-METAL).
El candidato adquirirá una formación con conocimientos en el área de materiales para la energía y el medioambiente, se familiarizará
con rutas de síntesis y procesado de materiales, y aprenderá a interpretar los resultados espectroscópicos para poder proponer la
estructura de solvatación de cada uno de los electrolitos.
Metodología: Estudiantes interesados en realizar un PhD
Perfil del/la estudiante: Químico

Recuperación de metales de paneles solares obsoletos y reutilización de los metales obtenidos como electrolitos, electrocatalizadores y/o fotoelectrocatalizadores Experimental

Tutor/a principal: María Concepción Gutiérrez Pérez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Marisa Ferrer Pla · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Recuperación de metales de paneles solares obsoletos utilizando mezclas eutécticas como agentes
de extracción y reutilización de los metales obtenidos en diversas aplicaciones
Actividades:
1. Preparación y caracterización de las mezclas eutecticas
2. Extracción de metales utilizando mezclas eutécticas.
3. Análisis de la eficiencia del proceso extractivo
4. Utilización de los metales extraídos en diversas aplicaciones (por ejemplo, como electrolitos, electrocatalizadores, fotoelectrocatalizadores, etc.)
Metodología: Estudiantes interesados en realizar un doctorado
Perfil del/la estudiante: Quimico

Evaluacion de nuevos electrolitos solidos derivados de la estructura espinela en baterías de litio de estado sólido Experimental

Tutor/a principal: Ainara Aguadero Garín · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Raul Artal López · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Ines de la Cruz, 3 (Madrid)
Descripción: Las baterías de estado solido (ASSBs) están consideradas como una de las alternativas más prometedoras a las actuales baterías de ion litio (LIBs) ya que evitan el uso de los electrolitos líquidos convencionales, los cuales presentan disolventes orgánicos que generan una potencial limitación en términos de seguridad de estos dispositivos, tratándose así de una tecnología mas segura y potencialmente más eficiente al permitir usar electrodos de alta densidad energetica.
Este proyecto consistirá en un estudio sistemático del ciclado de diferentes muestras de espinelas de litio derivadas de la familia Li2ZnCl4 con distintas propiedades eléctricas inducidas por cambios en la composición y el método de síntesis, como la molienda de alta energía (HEBM) o la síntesis térmica en celdas completas(1).
El trabajo se llevará a cabo partiendo de la síntesis de los materiales, pasando por la caracterización de los mismos tanto estructural como electricamente haciendo uso de técnicas como la difracción de rayos X (DRX) o la espectroscopia de impedancias hasta el ensamblado de celdas completas de estado sólido para el estudio de su desempeño en el ciclado mediante medidas electroquímicas como las cargas y descargas galvanostáticas o la espectroscopia de impedancias electroquímica (EIS). A continuación, se detallan las tareas a realizar por el estudiante:
• Síntesis de los electrolitos sólidos
• Caracterización estructural y eléctrica de los mismos
• Ensamblado y ciclado de celdas simétricas y completas frente

(1) R. Artal et al. “Cation disorder and lithium conductivity in mechanochemically synthesized chloride solid electrolytes” Solid State Ionics, 428, 116952, 2025
Perfil del/la estudiante: Quimico, fisico

OPTIMIZACIÓN DE COMPOSITES DE CATODO EMPLEANDO ELECTROLITOS HALUROS/OXIHALUROS DE SODIO PARA BATERÍAS DE ESTADO SÓLIDO DE SODIO Experimental

Tutor/a principal: Ricardo Jiménez Riobóo · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Cristina García Torrejón · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juan Ángela de la Cruz 3 (Madrid)
Descripción: El objetivo principal de este trabajo fin de Máster es la formulación y optimización de un cátodo composite empleando un electrolito blando (haluro/oxihaluro) de sodio, un material de activo de cátodo Na₃V₂(PO₄)₃ (NVP) y Carbón para su aplicación en baterías de sodio de estado sólido. Estas baterías representan una alternativa prometedora a las de iones de litio, al emplear materiales más abundantes y ser más sostenibles.
La caracterización estructural de los electrolitos preparados (mecanosíntesis) se realizará mediante difracción de rayos X ,la micro-estructura mendiante SEM. Las conductividad iónica se evaluara mediante medidas de impedancia bajo distintas condiciones (presión, temperatura, etc.). Los distribución de fases en los composites se estudiara mediante SEM y se evaluarán electroquímicamente en semiceldas mediante técnicas electroquímicas (Voltametría y ciclados galvanostáticos, EIS). Todas las etapas experimentales, desde la síntesis hasta las medidas electroquímicas, se llevarán a cabo en atmósfera inerte dentro de una caja de guantes.
Durante el desarrollo del trabajo, el estudiante participará en las siguientes tareas:
1. Síntesis y caracterización de haluros/oxihaluros de sodio (DRX,SEM,EIS)
2. Formulación, preparación y caracterización de cátodos composites (SEM,EIS).
3. Evaluación electroquímica en semiceldas mediante espectroscopía de impedancia, voltametría cíclica y ciclados galvanostáticos.
4. Optimización de los cátodos composites.
El estudiante adquirirá una formación en métodos de síntesis y técnicas de caracterización de materiales. Comprensión de conceptos básicos en materiales composites (conectividad). Aplicación de técnicas de caracterización electroquímica en estado sólido.
Metodología: El trabajo propuesto es puntero para el desarrollo de baterías de todo estado sólido. La formación adquirida por el estudiante abarca desde la preparación de los materiales, su caracterización individual y el formulación de materiales compuestos (Cátodo) lo que implica el conocimiento de los parámetros que definen un material compuesto, así como su caracterización completa y en condiciones de aplicación.
Perfil del/la estudiante: graduados en Química, Ingeniería de Materiales, Otras ingenierías

Control de la nano/microestructura en recubrimientos sol-gel para aplicaciones en nanosensado óptico Experimental

Tutor/a principal: David Levy Cohen · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: David Levy Cohen · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Sor Juana Inés de la Cruz (Cantoblanco, Campus UAM)
Descripción: Una de las ventajas más importantes del procesamiento sol-gel para preparar nuevos materiales en forma de recubrimientos ópticos (Thin-Films) es la capacidad de controlar las propiedades estructurales de los micro/nanoporos del nuevo material que se pretende desarrollar en términos de sus propiedades estructurales y morfologicas: tamaño, forma y densidad de poros. En nuestro caso, las micro / nano-dimensiones de los poros, así como el número de poros y sus propiedades funcionales tendrán una influencia muy importante en la superficie efectiva sobre la cual se pretende confinar moléculas moleculas fotoactivas fluorescentes que se incorporaran en un proceso posterior y que serán capaces de tener una respuesta óptica a un estimulo externo, que sean candidatos para el diseño de nanosensores específicos. Se pretende utilizar un nuevo proceso de síntesis de thin-films y controlar las propiedades estructurales para mejorar la respuesta óptica de los posibles nanosensores.
Metodología: Ofrecemos adquirir habilidades en la discusión de temas novedosos en el campo de la investigación científica en Ciencia de Materiales y dquirir habilidades para trabajar en el mundo empresarial en el sector energético o en el mundo de la investigación.
Perfil del/la estudiante: Estudiante con un gran interés en formación científica y técnica en el ámbito de las materiales del futuro, capaz de generar y aplicar ideas innovadoras en entornos de investigación, integrar conocimientos multidisciplinares para resolver problemas complejos, y comunicar de forma clara y responsable los resultados de la investigación realizada.

Estructura y conductividad iónica del Li en electrolitos sólidos sintetizados mecanoquímicamente para baterías de estado sólido Experimental

Tutor/a principal: Henrik Lyder Andersen · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jazmin Melissa Mayta Milla · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Calle Sor Juana Inés de la Cruz 3 (Cantoblanco)
Descripción: ¿Te apasiona la energía sostenible y los materiales avanzados? Únete a nuestro grupo de investigación para realizar un Trabajo Fin de Máster centrado en la próxima generación de baterías de iones de litio en estado sólido, clave para un almacenamiento de energía más seguro y eficiente. El proyecto aborda la síntesis, caracterización estructural y propiedades de transporte iónico de electrolitos sólidos conductores de litio. Adquirirás experiencia práctica en síntesis mecanoquímica y en estado sólido, mediante técnicas libres de disolventes, y aprenderás a relacionar las relaciones estructura–propiedad que controlan la movilidad iónica. Mediante difracción de rayos X en polvo y espectroscopía de impedancia electroquímica, explorarás cómo la estructura cristalina influye en la conductividad iónica.
El trabajo se desarrollará en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM–CSIC), en un entorno activo y colaborativo dedicado al desarrollo de materiales sostenibles para baterías. Este proyecto es ideal para estudiantes con formación en química, ciencia de materiales o física, interesados en la química del estado sólido y los materiales para energía. Además de adquirir competencias experimentales y analíticas de alto nivel, contribuirás al avance de tecnologías clave para una transición energética más limpia y sostenible.
Metodología: El proyecto se llevará a cabo en el grupo de Energy Conversion, Harvesting and Storage del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM–CSIC), en Cantoblanco, Madrid, dentro de un entorno de investigación activo y multidisciplinar enfocado en materiales para energía. El estudiante recibirá formación práctica en técnicas avanzadas de síntesis, caracterización estructural (difracción de rayos X) y medidas de conductividad iónica. No se requiere experiencia previa en estas técnicas, pero sí se espera un fuerte interés por aprender y trabajar de forma rigurosa e independiente en el laboratorio. El proyecto ofrece una excelente oportunidad para adquirir competencias experimentales y analíticas de alto nivel en un campo de gran relevancia científica y tecnológica.
Perfil del/la estudiante: Se busca estudiante con formación en química, ciencia de materiales o física, interesado en química del estado sólido y materiales para energía. Valorable experiencia en cristalografía, síntesis y electroquímica. Desarrollará habilidades en síntesis mecanoquímica, uso de caja de guantes, difracción de polvo (refinamiento Rietveld) y medidas de conductividad iónica. Ideal para quien desee trabajar en baterías y materiales sostenibles.

Composites magnetoeléctricos con matriz biopolimérica para sistemas inteligentes flexibles con operación autónoma Experimental

Tutor/a principal: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Harvey Amorín González · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Calle Sor Juana Inés de la Cruz 3 (Madrid)
Descripción: Los materiales poliméricos ferroeléctricos son una tecnología madura, en investigación para un abanico de tecnologías piezoeléctricas de detección, actuación y recolección de energía (Energy Harvesting en inglés), con aplicación directa en sistemas inteligentes autónomos flexibles. Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica para alimentar electrónica de baja potencia. Constituyen la alternativa más prometedora a las baterías en electrónica conformable (wearable electronics) y dispositivos bioimplantados. Los polímeros piezoeléctricos son también las matrices electroactivas de los composites híbridos magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de partículas inorgánicas magnetostrictivas embebidas en la matriz son transductores, capaces además de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, permitiendo además la recolección simultánea de vibraciones mecánicas.

Este proyecto está concebido como una iniciación a la investigación en materiales híbridos magnetoeléctricos, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contempla el desarrollo de un nuevo material híbrido piezoeléctrico-magnetostrictivo basado en ácido poliláctico y un óxido magnético bajo diseño, incluyendo su preparación por técnicas de fabricación aditiva, así como su caracterización estructural y microestructural, y de sus propiedades. El estudiante adquirirá capacidades en un abanico de técnicas de impresión 3D, de caracterización estructural y microestructural (difracción de rayos X, microscopías electrónicas y decampo cercano), y de las propiedades físicas (eléctricas, magnéticas, piezoeléctricas y magnetoeléctricas) en distintas escalas.
Perfil del/la estudiante: El trabajo es adecuado para físicos, químicos e ingenieros, siendo susceptible de adaptarse al perfil del estudiante

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) 1 propuesta

Transferencia en seco de heteroestructuras de van der Waals mediante sellos de PVC/PDMS plastificado sobre sustratos patronados Experimental

Tutor/a principal: Yong Xie · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Andrés Castellanos Gómez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) — Calle Sor Juana Inés de la Cruz, 3 (Madrid)
Descripción: El objetivo principal del proyecto es implementar y optimizar una técnica de transferencia en seco de heteroestructuras de van der Waals basada en sellos viscoelásticos compuestos de PVC/PDMS plastificado, siguiendo los trabajos de Castellanos-Gómez et al. (2D Mater., 2014) y Onodera et al. (ACS Appl. Mater. Interfaces, 2024). Esta metodología permite ensamblar materiales bidimensionales como grafeno, MoS₂ y hBN sobre sustratos patronados con alta precisión y sin contaminación por disolventes.
El trabajo incluirá la preparación de películas de PVC plastificado mediante la disolución de polvo de PVC y dioctil ftalato (DOP) en ciclohexanona, su filtrado y recubrimiento sobre vidrio, y su integración con una base de PDMS en forma “kamaboko”. Se estudiará el proceso de recogida y liberación controlada de los materiales 2D a distintas temperaturas, y se caracterizarán las muestras transferidas mediante microscopía óptica, espectroscopía Raman y microscopía de fuerza atómica. Finalmente, se fabricarán dispositivos de prueba (fotodetectores o transistores) para evaluar el rendimiento funcional de las heteroestructuras obtenidas.

Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC) 1 propuesta

DESARROLLO DE MEMBRANAS HÍBRIDAS DE INTERCAMBIO PROTÓNICO PARA LA PRODUCCIÓN Y CONVERSIÓN EFICIENTE DE HIDRÓGENO VERDE Experimental

Tutor/a principal: Carmen del Río · Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC) — Juan de la Cierva, 3 (Madrid)
Descripción: Las pilas de combustible con membrana de intercambio protónico (PEMFC) se muestran como una tecnología clave para la transición energética y la generación limpia de electricidad a partir de hidrógeno. Estas membranas constituyen el componente central de estos dispositivos que son capaces de transformar la energía química del hidrógeno en electricidad de forma limpia y eficiente. Además, el avance en su diseño y optimización resulta igualmente relevante para el proceso inverso: la electrolisis del agua mediante electrolizadores de membrana de intercambio protónico (PEMWE) donde se produce hidrógeno verde a partir de energías renovables.
La hibridación de estas membranas poliméricas ionómeras mediante química sol-gel resulta especialmente atractiva ya que permite incorporar materiales inorgánicos (como sílice, zirconia o fosfosilicatos) dentro de la matriz polimérica a escala nanométrica, mejorando propiedades críticas como la estabilidad térmica, la conductividad protónica a baja humedad y la durabilidad química, lo que es crucial tanto para las pilas de combustible como para los electrolizadores PEM, e incluso abre la puerta a sistemas reversibles, capaces de alternar entre ambos modos de operación según la demanda energética. Esta combinación de componentes orgánicos e inorgánicos ofrece una vía para superar las limitaciones de las membranas comerciales, abriendo nuevas posibilidades para que puedan funcionar en condiciones más exigentes y sostenibles.
En conjunto, este tema integra ciencia de materiales avanzados, sostenibilidad y tecnologías del hidrógeno, aportando una contribución significativa al desarrollo de sistemas energéticos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.
Perfil del/la estudiante: Graduado en Ciencias Experimentales; Graduado en Química

Instituto de Optica del CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM) de la UAM 1 propuesta

Micro y nano procesado singular de materiales mediante irradiación con iones pesados de alta energía y pulsos láser Experimental

Tutor/a principal: José Olivares Villegas · Instituto de Optica, CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales, UAM
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Optica del CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM) de la UAM — C/Serrano 121 (Madrid)
Descripción: Los iones de alta energía (hasta 50 MeV) disponibles en el CMAM (www.cmam.uam.es) permiten generar en la mayoría de los materialesdiversos patrones de procesado causados por la elevada densidad de energía depositada por los iones a lo largo de sus trazas de propagación (sintonizable entre 0,1  15 keV/nm, dependiendo del número atómico del ion). Esta elevada excitación puede generar desde defectos puntuales hasta amorfización selectiva. El patrón de procesado/dañado se puede “sintonizar” para producir, desde nanotrazas amorfas hasta capas homogéneamente dañadas de grosor micrométrico. Se puede también irradiar materiales en modo haz externo para explorar funcionalizaciones originales debidas al efecto del tipo de atmósfera y control continuo de energía. Se dispone en el CMAM de láseres pulsados (ns y fs) para estudiar la sinergia de procesado original combinando la irradiacón con iones y pulsos láser. Se estudian materiales ópticos para tres aplicaciones principales: fotónica integrada (LiNbO3, Al2O3, SiO2, etc), ópticas para instrumentación espacial en el UV profundo (MgF2) y para elementos de diagnóstico para energía de fusión (SiO2, Al2O3). Metodologías complementarias disponibles: - Medidas de caracterización estructural del daño mediante técnicas \"Ion Beam Analysis\": RBS/C. - Caracterización óptica disponible: medidas ópticas de reflectancia y transmitancia óptica UV-VIS; espectroscopía Raman in-situ durante irradiación y ex-situ. Elipsometría óptica - Caracterización de superficies irradiadas: Perfilometría y AFM - Crecimiento de láminas delgadas para aplicaciones óptica espacial para el UV (Grupo GOLD, IO,CSIC). El trabajo del TFM se centraría seleccionando algunos elementos arriba descritos, tras conversación con el alumno/a interesado/a.
Metodología: Se sugiere e invita a los estudiantes a visitarnos en el CMAM, UAM. El trabajo del TFM se centraría seleccionando algunos elementos arriba descritos, tras conversación con el alumno/a interesado/a, en función de sus preferencias.
Perfil del/la estudiante: Físico, Ingeniero

Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC 1 propuesta

Síntesis y caracterización de láminas delgadas de Se para aplicaciones fotovoltaicas Experimental

Tutor/a principal: Raquel Caballero Mesa · Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC
Segundo/a tutor/a: David Payno · Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC — Calle Serrano 121 (Madrid)
Descripción: El creciente interés en la fotovoltaica en interiores o indoor (IPV), ha vuelto a poner a las células de Se en el foco de atención ya que su espectro de absorción coincide perfectamente con los espectros de emisión de las fuentes de luz de uso común en interiores en el rango de 400 a 700 nm, alcanzando una eficiencia de 15.1 % bajo iluminación interior, manteniéndose estables después de 1000 horas de iluminación continua [1]. El objetivo de este trabajo es el crecimiento y caracterización de láminas delgadas de Se para utilizarlo como capa activa del dispositivo fotovoltaico. Para ello el estudiante se verá implicado en el crecimiento del semiconductor mediante depósito de transporte de vapor (VTD) y su posterior tratamiento térmico. El tratamiento térmico se llevará a cabo mediante distintos procedimientos: aire, en vacío, atmósfera inerte. Las láminas de Se se depositarán sobre TiO2/FTO, siendo el TiO2 la capa transportadora de electrones (ETL). Se investigará el efecto del espesor de Se, así como la influencia del tratamiento térmico (temperatura máxima alcanzada, tiempo a esa temperatura y procedimiento seguido) sobre las propiedades ópticas, estructurales y morfológicas del calcógeno. Estas propiedades se estudiarán antes y después del tratamiento térmico mediante medidas de transmitancia, difracción de rayos X (XRD) y microscopia electrónica de barrido (SEM). Finalmente, se espera poder integrar el material en una célula solar con la configuración vidrio/FTO/ETL/Se/HTL/contacto metálico, probando distintas posibilidades de capa transportadora de huecos.

[1] B. Yan et al., Sci. Adv. 8 (2022) eadc9923.
Metodología: Esta trabajo forma parte de un proyecto europeo sobre células solares fotovoltaicas sostenibles
Perfil del/la estudiante: Graduado en Física, Química, Ingeniería Física, Ingeniería de Materiales

Instituto de Óptica-CSIC 1 propuesta

Optimización de óxidos conductores transparentes depositados mediante magnetron sputtering para aplicaciones fotovoltaicas Experimental

Tutor/a principal: Raquel Caballero Mesa · Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC
Segundo/a tutor/a: David Payno · Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Óptica-CSIC — Calle Serrano 121 (Madrid)
Descripción: Los óxidos conductores transparentes (OCT) han sido clave para el desarrollo de muchas de las tecnologías actuales, cómo células fotovoltaicas, sensores, pantallas o LEDs, gracias a la combinación de sus propiedades ópticas, de alta transparencia a la luz visible, con una alta conductividad eléctrica. Sin embargo, su preparación en forma de lámina delgada sigue siendo un reto.
En el proyecto propuesto, el estudiante aprenderá a preparar láminas delgadas de OCTs mediante RF magnetrón sputtering sobre distintos tipos de sustrato, optimizando los parámetros de crecimiento tales como la potencia, presión, temperatura y mezcla de gases. Los OCTs a investigar serán In2O3:Sn (ITO) y ZnO:Al (AZO). El objetivo será obtener OCTs con conductividad y transparencia óptimas en función de la aplicación fotovoltaica y las propiedades del substrato. El estudiante estudiará las propiedades estructurales, ópticas y eléctricas de las láminas de OCTs mediante distintas técnicas de caracterización. Determinará el espesor de las muestras mediante perfilometría, identificará la fase cristalina mediante difracción de rayos X, sus características ópticas principalmente mediante medidas de transmitancia y reflectancia, y eléctricas determinando la conductividad, resistencia laminar y concentración de portadores.
El objetivo final del trabajo será aplicar los OCTs a células solares fotovoltaicas de lámina delgada, ya sea como contacto frontal o posterior, bifacial, o sobre substratos flexibles que permitan la posibilidad de fabricar dispositivos fotovoltaicos semitransparentes o flexibles.
Metodología: Esta trabajo forma parte de un proyecto europeo sobre células solares fotovoltaicas sostenibles
Perfil del/la estudiante: Graduado en Física, en Química, Ingeniería Física, Ingeniería de Materiales

Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT 3 propuestas

Modelado basado en inteligencia artificial para reproducir los resultados experimentales de OLMAT Teórico

Tutor/a principal: Giuseppe Rattá Gutiérrez · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Daniel Alegre Castro · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Comprender el comportamiento de los materiales expuestos al plasma bajo flujos de calor extremos sigue siendo un desafío fundamental para la investigación en fusión nuclear. El experimento OLMAT en el CIEMAT proporciona un entorno controlado para estudiar los efectos de condiciones relevantes para la fusión sobre los materiales, especialmente en componentes basados en tungsteno. Obtener un mapa completo de las respuestas de los materiales en distintos regímenes operativos requiere extensas campañas experimentales, que demandan mucho tiempo (normalmente varios años) y recursos significativos.

La inteligencia artificial (IA) ofrece una alternativa al aprender de los datos experimentales históricos para predecir el comportamiento de los materiales en condiciones variables. Esta tesis se centra en desarrollar un modelo de aprendizaje profundo (deep learning) capaz de reproducir los resultados de OLMAT con una fidelidad razonable. El sistema de IA se entrenará con condiciones experimentales pasadas y las respuestas correspondientes de los materiales, prediciendo parámetros clave como densidad de grietas, profundidad de daño y delaminación de fibras. Como prueba final, algunos experimentos virtuales generados por el modelo se validarán experimentalmente en OLMAT.

El trabajo requerirá curación y preprocesamiento de datos, así como una cuidadosa selección de arquitecturas de aprendizaje automático adecuadas para construir el modelo digital de OLMAT.
Metodología: El conocimiento de programación en Python o Matlab será valorado.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o Lic. en Físicas

Desarrollo de un gemelo digital basado en inteligencia artificial para el stellarator TJ-II Teórico

Tutor/a principal: Giuseppe Rattá Gutiérrez · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La fusión nuclear tiene un enorme potencial como fuente de energía limpia, abundante y segura. Sin embargo, lograr la fusión controlada en la Tierra presenta desafíos significativos, entre ellos alcanzar y mantener las temperaturas extremas necesarias para el proceso, confinar el plasma resultante, conseguir un balance energético positivo y desarrollar materiales capaces de resistir las duras condiciones dentro del reactor. Afrontar estos retos requiere amplias campañas experimentales en instalaciones de gran escala, como los tokamak y los stellarator, que demandan inversiones considerables en infraestructura, personal y mantenimiento.

Las simulaciones basadas en física proporcionan información esencial sobre el comportamiento del plasma y complementan la investigación experimental. No obstante, su alto coste computacional y sus largos tiempos de cálculo hacen inviable su uso en tiempo real, limitando su aplicación a estudios teóricos fuera de línea.

La inteligencia artificial ofrece una alternativa prometedora mediante técnicas de aprendizaje profundo (deep learning) que permiten estimar parámetros del plasma con alta precisión. Este proyecto se centra en el desarrollo de un gemelo digital basado en inteligencia artificial del stellarator TJ-II, una representación virtual diseñada para reproducir el comportamiento del plasma bajo distintas condiciones. El sistema se entrenará con datos históricos del dispositivo empleando técnicas avanzadas de aprendizaje profundo, con el objetivo de predecir la evolución de los parámetros del plasma a partir de ajustes operativos.

Una vez entrenado, el gemelo digital de IA podrá funcionar en tiempo real, proporcionando estimaciones rápidas de los parámetros del plasma. Esto permitirá apoyar el control activo del plasma y mejorar la planificación experimental.

El estudiante asignado a este proyecto adquirirá competencias en técnicas avanzadas de deep learning y su aplicación a la física de plasmas, obteniendo experiencia en modelado impulsado por IA para la investigación en fusión.
Metodología: Se valora el conocimiento de programación en Python o Matlab
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o Lic. en Ciencias Físicas

Estudio del impacto de la inyección de pellets en iones rápidos en el stellarator TJ-II Experimental

Tutor/a principal: Belén López-Miranda · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Segundo/a tutor/a: Nerea Panadero Álvarez · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Av Complutense, 40 (Madrid)
Descripción: La fusión nuclear de isótopos de hidrógeno podría llegar a ser una fuente de energía limpia, segura y prácticamente inagotable. Para lograr la fusión en la Tierra, el combustible (deuterio y tritio) debe calentarse hasta alcanzar millones de grados, es decir, debe estar en estado de plasma. Este plasma se confina mediante complicados e intensos campos magnéticos dentro de dispositivos como el stellarator TJ-II (CIEMAT, Madrid). Sin embargo, aún quedan numerosos retos científicos y tecnológicos por superar antes de que un reactor comercial de fusión sea viable. Uno de estos desafíos es la recarga de combustible, que se prevé llevar a cabo con proyectiles de hidrógeno congelado a temperaturas criogénicas, disparados a alta velocidad y conocidos como pellets de hidrógeno. Esta técnica, que se utiliza como método experimental desde hace décadas, aún requiere más investigación para comprenderla completamente y poder usarla para recargar el combustible en los futuros reactores de fusión. Dado que se desconocen algunos aspectos de la física de la inyección de pellets, este proyecto se centra en uno de ellos. En concreto, en el estudio de la relación entre la inyección de pellets y los iones del plasma que no están en estado térmico, es decir, iones rápidos o supratérmicos, en el stellarator TJ-II. En particular, el objetivo del trabajo es analizar datos experimentales del stellarator TJ-II, utilizando diagnósticos espectroscópicos, que son aquellos que miden la luz emitida por el plasma. Tras extraer información sobre su composición, temperatura y dinámica, los resultados se podrán comparar con predicciones.
Metodología: El tiempo estimado para el desarrollo del Trabajo Fin de Máster es de aproximadamente tres meses, distribuidos en dos meses de adquisición y análisis de datos (unas 4 horas diarias) y un mes adicional para la redacción de la memoria y la preparación final de la defensa.
Perfil del/la estudiante: El perfil más adecuado para el desarrollo de este Trabajo de Finde Máster corresponde a un estudiante con interés en investigación experimental. De forma respetuosa, se considera que un perfil estrictamente ingenieril, aunque valioso en otros ámbitos del desarrollo tecnológico de la fusión (instrumentación, control, materiales, etc.), no se ajusta completamente a la naturaleza fundamental y analítica de este trabajo.

Nanomate 2 propuestas

Desarrollo de ánodos de silicio reforzados con nanomateriales de carbono para la próxima generación de baterías de ion-litio Experimental

Tutor/a principal: Arturo Santos Méndez · Nanomate
Tutor/a académico/a UAM: Raúl José Martín Palma
Segundo/a tutor/a: Celia Polop Polop
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Nanomate — Ctra. Ocaña, 29, (Noblejas, Toledo)
Descripción: En el contexto de la transición energética global, las baterías de ion-litio se consolidan como una tecnología esencial para el desarrollo de sistemas energéticos sostenibles. Aunque actualmente dominan el mercado de la electrónica portátil, su aplicación en sectores de alta demanda, como la automoción eléctrica o el almacenamiento estacionario, requiere mejorar sus componentes, especialmente el ánodo.

El grafito es el material más empleado en los ánodos comerciales. Sin embargo, su capacidad específica es baja, limitando la densidad energética de las celdas. En este contexto, el silicio (Si) se perfila como material alternativo muy prometedor, ya que ofrece una capacidad teórica mucho mayor (x10) que la del grafito. No obstante, las expansiones volumétricas que experimenta durante los ciclos de carga y descarga provocan una rápida degradación del electrodo y una pérdida significativa de capacidad.

Este TFM aborda dicho desafío mediante la incorporación de nanofibras de carbono (CNFs), desarrolladas por la empresa Nanomate, como aditivos en electrodos basados en Si. La hipótesis plantea que las CNFs actúan como refuerzo estructural, mejorando la integridad mecánica y la conductividad eléctrica del electrodo y mitigando la pérdida de capacidad durante el ciclado.

Las actividades principales incluyen la fabricación de electrodos Si@CNF freestanding mediante filtración al vacío, el ensamblaje de celdas en cámara de guantes con atmósfera de Ar y su caracterización mediante ciclados galvanostáticos, espectroscopía de impedancia y voltamperometría cíclica. Además, se realizarán análisis in operando en el acelerador del CMAM-UAM para correlacionar los mecanismos mecánicos y electroquímicos con el rendimiento global de las celdas.
Metodología: Este proyecto se desarrollará en colaboración con la empresa Nanomate https://www.nanomate.es/, que está especializada en el diseño y producción de nanomateriales de carbono para aplicaciones industriales, incluyendo el sector del almacenamiento energético. El director del TFM será Arturo Santos Méndez (asantos@nanomate.es). Por parte de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), las profesoras Carmen Morant y Celia Polop serán las directoras responsables de las respectivas plazas de TFM ofertadas con Nanomate.

Esta colaboración permitirá al estudiante adquirir una visión aplicada del desarrollo de materiales avanzados, así como comprender los desafíos tecnológicos, los estándares de calidad y las perspectivas de innovación en la industria de las baterías.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química. Grado en Física. Grado en Ingeniería de Materiales.

Desarrollo de ánodos de silicio reforzados con nanomateriales de carbono para la próxima generación de baterías de ion-litio Experimental

Tutor/a principal: Arturo Santos Méndez · Nanomate
Tutor/a académico/a UAM: Raúl José Martín Palma
Segundo/a tutor/a: María del Carmen Morant Zacarés
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Nanomate — Ctra. Ocaña, 29, (Noblejas, Toledo)
Descripción: En el contexto de la transición energética global, las baterías de ion-litio se consolidan como una tecnología esencial para el desarrollo de sistemas energéticos sostenibles. Aunque actualmente dominan el mercado de la electrónica portátil, su aplicación en sectores de alta demanda, como la automoción eléctrica o el almacenamiento estacionario, requiere mejorar sus componentes, especialmente el ánodo. El grafito es el material más empleado en los ánodos comerciales. Sin embargo, su capacidad específica es baja, limitando la densidad energética de las celdas. En este contexto, el silicio (Si) se perfila como material alternativo muy prometedor, ya que ofrece una capacidad teórica mucho mayor (x10) que la del grafito. No obstante, las expansiones volumétricas que experimenta durante los ciclos de carga y descarga provocan una rápida degradación del electrodo y una pérdida significativa de capacidad. Este TFM aborda dicho desafío mediante la incorporación de nanofibras de carbono (CNFs), desarrolladas por la empresa Nanomate, como aditivos en electrodos basados en Si. La hipótesis plantea que las CNFs actúan como refuerzo estructural, mejorando la integridad mecánica y la conductividad eléctrica del electrodo y mitigando la pérdida de capacidad durante el ciclado. Las actividades principales incluyen la fabricación de electrodos Si@CNF freestanding mediante filtración al vacío, el ensamblaje de celdas en cámara de guantes con atmósfera de Ar y su caracterización mediante ciclados galvanostáticos, espectroscopía de impedancia y voltamperometría cíclica. Además, se realizarán análisis in operando en el acelerador del CMAM-UAM para correlacionar los mecanismos mecánicos y electroquímicos con el rendimiento global de las celdas.
Metodología: Este proyecto se desarrollará en colaboración con la empresa Nanomate https://www.nanomate.es/, que está especializada en el diseño y producción de nanomateriales de carbono para aplicaciones industriales, incluyendo el sector del almacenamiento energético. El director del TFM será Arturo Santos Méndez (asantos@nanomate.es). Por parte de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), las profesoras Carmen Morant y Celia Polop serán las directoras responsables de las respectivas plazas de TFM ofertadas con Nanomate.

Esta colaboración permitirá al estudiante adquirir una visión aplicada del desarrollo de materiales avanzados, así como comprender los desafíos tecnológicos, los estándares de calidad y las perspectivas de innovación en la industria de las baterías.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química. Grado en Física. Grado en Ingeniería de Materiales.

SENER Mobility S.A. 2 propuestas

Estudio de sistemas para limpieza de circuitos hidráulicos de agua de mar en Centrales reversibles (PHES) Experimental

Tutor/a principal: Jose Manuel Clamagirand Garcia · SENER Mobility S.A.
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: SENER Mobility S.A. — Calle Severo Ochoa 4 (Tres Cantos)
Descripción: El creciente interés para la realización de centrales reversibles cuyo fluido sea agua de mar, afronta un numero importante de retos tecnológicos. Entre los efectos de agua de mar encontramos oxidaciones, corrosiones, uso de diferentes densidades que provocan cavitaciones, y otro numero importante de efectos. Pero uno de los efectos que mayores problemas generan en las instalaciones que utilizan agua de mar se centran en el biofouling. La aparición de deposiciones sobre los circuitos y el crecimiento de diferentes sistemas tanto basados en deposiciones minerales tanto como biológicas, generan una perdida de sección de los circuitos hidráulicos que aconsejan las limpiezas usuales-
En los circuitos de refrigeraciones de Centrales térmicas refrigeradas por agua de mar, y en desaladoras, se realizan limpiezas de sus circuitos hidráulicos con diversos sistemas tanto mecánicos como químicos.
En las centrales hidráulicas reversibles este efecto de crecimiento también se puede dar, teniendo en cuenta que el efecto sobre la producción energética es de alto impacto. El estudio busca estudiar los sistemas de limpieza usuales en este tipo de sistemas para buscar una propuesta tecnológica que de respuesta a las limpiezas requeridas adaptando o creando nuevos sistemas que puedan ser mas efectivos y menos costosos en este tipo de centrales.
El trabajo pretende estudiar el estado del arte de los sistemas de limpieza de circuitos hidráulicos en los que circule agua de mar, para poder dar respuesta a las necesidades en Centrales reversibles de agua de mar.
En el trabajo se realizará: 1) Estudio del estado del arte de limpieza de circuitos hidráulicos de centrales térmicas. 2) Estudio del estado del arte de limpieza de desaladoras. 3) Propuesta de adaptación de tecnología existente a la limpieza de circuitos hidráulicos de centrales reversibles 4) Propuesta de nueva tecnología a generar para la limpieza de circuitos hidráulicos. 5) Estimación de mejoras producidas y aumento de producción de centrales en términos energéticos MWh año 6) Estimación de coste del sistema creado. 7) Modelo de negocio posible con flujo de caja para analizar rentabilidad.
Interés en almacenamiento energético y centrales hidráulicas con agua de mar.
El alumno encontrara apoyo de grandes expertos hidráulicos en el desarrollo de este trabajo conceptual para el diseño de centrales hidráulicas reversibles y de desaladoras.

Estudio de la combinación de tecnología SMR con Desalación Experimental

Tutor/a principal: Jose Manuel Clamagirand Garcia · SENER Mobility S.A.
Tutor/a académico/a UAM: Raúl José Martín Palma
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: SENER Mobility S.A. — Calle Severo Ochoa 4 (Tres Cantos)
Descripción: La desalación actualmente se basa en sistemas de Osmosis inversa que funcionan a presiones muy altas de entre 70 a 80 bares. Estas presiones generan consumos muy altos energéticos. Clásicamente la presión posterior a la osmosis se ha recuperado con turbinas Pelton, realizando actualmente una mejora del sistema con recuperadores isentrópicos que permiten aprovecharse de la energía sobrante en presión que queda en el proceso una vez el agua ha traspasado las membranas donde se produce el proceso. Este proceso involucra la necesidad de bombas de alta presión funcionando en continuo. Otras formas de desalación necesitan calor como son las desaladoras de destilación multiefecto MED que consumen más energía por m3 producido. El actual momento de necesidad de agua y aumento de recursos disponibles por medio de la desalación, se cruza con el estado de la energía donde encontramos mayor integración renovable que no dispone de soluciones de seguridad de suministro suficientes que han generado un aumento de interés en fuentes mas seguras para la obtención de dicho recurso.
El trabajo pretende estudiar el estado del arte de la combinación de la desalación combinada con una tecnología de generación basada en energía nuclear SMR. Se estudiará de forma conceptual la integración de estos elementos incluso la opción de añadir al conjunto un Data center.
En el trabajo se realizará: 1) Estudio del estado del arte respecto a Desalación. 2) Estudio del estado del arte respecto a sistemas de generación SMR. 3) Estado del arte de la solución conjunta. 3) propuesta de Identificación de zona de implantación 3) Diagrama conceptual DTI con las conexiones necesarias 5) Balance de masas de agua y ahorros en consumo conseguidos 5) Estimación CAPEX
Interés en tratamiento de aguas y desalación. Interés en el problema energético asociado a la desalación de agua.
El alumno encontrara apoyo de grandes expertos hidráulicos en el desarrollo de este trabajo conceptual. El trabajo se apoyara en trabajos previos referidos a tecnologías de desalación por multiefecto MED con utilización de calores residuales.

Universidad Rey Juan Carlos 1 propuesta

Desarrollo de membranas metálicas selectivas al hidrógeno: análisis de la calidad superficial de soportes porosos y disposición de capas selectivas Experimental

Tutor/a principal: David Alique Amor · Universidad Rey Juan Carlos
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad Rey Juan Carlos — Calle Tulipán, s/n (campues de móstoles) (Móstoles)
Descripción: El presente trabajo se basa en el desarrollo de membranas metálicas selectivas al hidrógeno con propiedades mejoradas, en las que se analizará:
1. El efecto que ejerce la calidad superficial de los soportes porosos empleados en la capa de paladio depositada sobre los mismos y selectiva al hidrógeno.
2. Las posibles ventajas de emplear una estructura de doble capa selectiva sobre cada una de las superficies de los soportes porosos.
En este contexto, el estudiante preparará de manera experimental y caracterizará completamente, tanto desde un punto de vista morfológico como de permeación, una serie de membranas compuestas formadas por estratos superpuestos de acero poroso (soporte de partida para estabilidad estructural), capa porosa intermedia de óxido de cerio (adecuación de propiedades superficiales) y capa densa de paladio (capa selectiva al hidrógeno). De este modo se determinará, para cada una de las estructuras propuestas, parámetros críticos como continuidad de las capas, espesor, rugosidad, flujo de permeado, selectividad al hidrógeno y energía de activación, que permitirán correlacionar cada una de las estrategias de síntesis planteadas con su comportamiento en condiciones relevantes.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería química, ambiental, energética y/o de los materiales

Universidad San Pablo CEU 3 propuestas

Nuevos nanomateriales de alta capacidad para baterías post-litio (Mg, Zn) Experimental

Tutor/a principal: Chandrasekar M Subramaniyam · Universidad San Pablo CEU
Segundo/a tutor/a: Ignacio Jose Villar García · Universidad San Pablo CEU
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Chemistry and Biochemistry Departamento, Facultad de Farmacia, Urbanización Montepríncipe. (Boadilla del Monte)
Descripción: Objective:
The project is emphasised on the development of advanced nanomaterials to build sustainable high energy density metal-ion batteries (MIBs where M = Mg, Zn) to replace IC engines by plug-in electric vehicles to combat global warming. Vanadium oxide polymorphs will be synthesized by solvothermal method and followed by materials characterization using analytical techniques like: X ray diffraction for crystal structure; field-emission-scanning-electron-microscopy for morphology; x ray photoelectron spectroscopy to determine valence and oxidation states of chemical species; Infrared spectroscopy for chemical bonds. Finally, these materials will be electrochemically tested against Mg, Zn metals.

The project involves 3 main objectives and corresponding tasks include:
OBJ-1: To synthesis V2O3 nanosheets by single pot solvothermal method under mild conditions (230 C, 24 h) using non-toxic reagents.
OBJ-2: Material characterization of synthesized V2O3 nanosheets by XRD, FESEM, IR, XPS techniques.
OBJ-3: Electrochemical testing of V2O3 nanosheets as negative and/or positive electrode for Mg/Zn-ion battery applications.The V2O3 nanosheets is blended with super P carbon (conducting agent) and polyvinylidene fluoride (PVDF) binder with respective wt. ratio of 7:2:1, using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent. The blended slurry is coated on stainless steel current collector and vacuum-dried at 120 °C overnight. A half-cell coin cell (CR 2032) configuration was assembled inside an argon filled glove box maintained at 0.1 ppm H2O and 0.1 ppm O2 level. The V2O3 electrode is used as a working electrode while Mg/Zn metal films as counter/reference electrodes separated by Whatsman’s glass fibre (Grade: G/F) separator impregnated/wetted by corresponding electrolytes.
Perfil del/la estudiante: Chemistry, Applied Chemistry, Chemical Engineering; Materials Science Engineering, Nanotechnology

Nuevas baterías de magnesio basadas en óxidos de vanadio y líquidos iónicos Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Jose Villar García · Universidad San Pablo CEU
Segundo/a tutor/a: Alois KarlKuhn
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Pl. Montepríncipe, 1D (Boadilla del Monte, Madrid)
Descripción: El proyecto de TFM estará enfocado en el desarrollo de nuevas baterías recargables de magnesio para un almacenamiento electroquímico más efectivo y sostenible. Se basará en la optimización del funcionamiento de nuevos electrodos basados en una fase del óxido de vanadio sintetizada a alta presiones (β-V2O5), mediante la formulación de nuevos electrolitos basados en líquidos iónicos. Las nuevas formulaciones de electrolitos estarán basadas en la utilización de líquidos iónicos, unos de los disolventes más prometedores debido a su capacidad de estabilizar compuestos de magnesio que permiten la intercalación reversible de iones de magnesio en los electrodos. Además, poseen una alta estabilidad térmica y electroquímica que hace que las baterías resultantes sean mucho más seguras.

La investigación conllevará la caracterización de electrodos y electrolitos y la preparación de baterías para evaluar su funcionamiento conjunto. Todas estas actividades se realizarán dentro del Grupo de Química del Estado Sólido y los Materiales en la Universidad CEU San Pablo, con más de 25 años de experiencia en el desarrollo de nuevos materiales y su aplicación como electrodos en baterías de litio y post-litio. Además, cabe la posibilidad de realizar una de las técnicas de caracterización (XRD, XAS o FTIR) en el acelerador de partículas de Barcelona, ALBA, el cuál el grupo visita asiduamente.
Perfil del/la estudiante: Química, ingeniería de materiales

Nuevas baterías de sodio basadas en óxidos de vanadio y líquidos iónicos Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Jose Villar García · Universidad San Pablo CEU
Segundo/a tutor/a: Flaviano García Alvarado · Universidad San Pablo CEU
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Pl. Montepríncipe, 1D (Boadilla del Monte, Madrid)
Descripción: El proyecto de TFM estará enfocado en el desarrollo de nuevas baterías recargables de magnesio para un almacenamiento electroquímico más efectivo y sostenible. Se basará en la optimización del funcionamiento de nuevos electrodos basados en óxidos laminares de vanadio, con alta capacidad para almacenar iones de sodio, mediante la formulación de nuevos electrolitos basados en líquidos iónicos. Las nuevas formulaciones de electrolitos estarán basadas en la utilización de líquidos iónicos, unos de los disolventes más prometedores debido a su capacidad de estabilizar compuestos de magnesio que permiten la intercalación reversible de iones de magnesio en los electrodos. Además, poseen una alta estabilidad térmica y electroquímica que hace que las baterías resultantes sean mucho más seguras.

La investigación conllevará la caracterización de electrodos y electrolitos y la preparación de baterías para evaluar su funcionamiento conjunto. Todas estas actividades se realizarán dentro del Grupo de Química del Estado Sólido y los Materiales en la Universidad CEU San Pablo, con más de 25 años de experiencia en el desarrollo de nuevos materiales y su aplicación como electrodos en baterías de litio y post-litio. Además, cabe la posibilidad de realizar una de las técnicas de caracterización (XRD, XAS o FTIR) en el acelerador de partículas de Barcelona, ALBA, el cuál el grupo visita asiduamente.
Perfil del/la estudiante: química, ingeniería química, ingeniería de materiales

UAM · CSIC, Instituo de Optica y CMAM, UAM · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) · Enagás · Instituto IMDEA Energía · Instituto IMDEA Materiales · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) · Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) · Instituto de Óptica-CSIC · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT · Recursos estratégicos de biomasa S.L. · SENER Mobility S.A. · TotalEnergies Renewables · Universidad Complutense de Madrid · Universidad San Pablo CEU

Sistema TFM - MECF

Departamento de Física Aplicada 5 propuestas

Estudio de nanoestructuras de black TiO2 para aplicaciones en la producción de hidrógeno verde Experimental

Tutor/a principal: Célia Tavares de Sousa
Segundo/a tutor/a: Francisco Francisco Fernandez Alonso
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: En los últimos años, se ha incrementado el interés en desarrollar métodos para la producción de energía limpia, siendo el TiO₂ un fotocatalizador ampliamente estudiado en aplicaciones como la producción de hidrógeno y la descontaminación ambiental. Sin embargo, su principal limitación para la producción de hidrógeno es su alto band gap (⁓3.2 eV), lo que dificulta su eficiencia bajo iluminación solar. Para superar este inconveniente, se ha desarrollado el black TiO₂, un material que reduce su band gap mediante la introducción de vacantes de hidrógeno, facilitando su uso en la generación de hidrógeno verde.

Este trabajo se enfoca en el estudio de nanoestructuras de black TiO₂ para la producción de hidrógeno. Se sintetizarán nanoestructuras de TiO₂, las cuales serán sometidas a procesos de hidrogenación para convertirlas en black TiO₂. Los métodos de reducción incluyen procedimientos térmicos en atmósfera reductora, plasma inducido por microondas o reducción química. Posteriormente, se evaluará la eficiencia de los nanotubos de black TiO₂ en la producción de hidrógeno mediante el proceso de water-splitting. Dependiendo del enfoque del estudiante, el trabajo podrá centrarse en la síntesis de las nanoestructuras, explorando diferentes técnicas de producción de TiO₂, como anodización o procesos hidrotermales, o en su caracterización, realizando experimentos en centros especializados como el Centro de Microanálisis de Materiales (CMAM) o en instalaciones de sincrotrón.
Metodología: El trabajo se realizaría en el Departamento de Física Aplicada de la UAM, con posibles experimentos puntuales en el Centro de Microanálisis de Materiales. El estudiante dispondría de flexibilidad horaria para realizar el trabajo, dentro de la disponibilidad de los directores. Se precisará el plan de trabajo con el estudiante, teniendo en cuenta sus preferencias. Asimismo, si el estudiante lo desea, los directores quedan abiertos a explorar posibles aplicaciones adicionales de las nanoestructuras sintetizadas, siempre que se engloben dentro del objeto del Máster.
Perfil del/la estudiante: Físico, químico, ingeniero químico, ingeniero industrial.

ANÁLISIS DEL ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO EN MoSeTe BIDIMENSIONAL MEDIANTE LA TÉCNICA DE HACES DE IONES Experimental

Tutor/a principal: Gema Tabares Jimenez
Segundo/a tutor/a: Andrés Redondo Cubero
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: La búsqueda de fuentes de energía sostenibles ha llevado al hidrógeno a convertirse en un vector energético clave. Sin embargo, su almacenamiento y detección eficientes son desafíos cruciales que deben abordarse para su implementación práctica. En este contexto, los materiales bidimensionales emergen como soluciones prometedoras debido a sus propiedades únicas.

Este trabajo de fin de máster tiene como objetivo estudiar el almacenamiento y la detección de hidrógeno en estructuras bidimensionales del compuesto ternario MoSeTe (ver figura 1), cuya composición se encuentra en una proporción de 25% de Se y 75% de Te. Estas estructuras serán crecidas fuera del plano sobre sustratos transparentes, específicamente zafiro y cuarzo, mediante la técnica de Chemical Vapor Deposition (CVD), con el propósito de fabricar un sensor eléctrico.

Posteriormente, se analizará la capacidad de captación de hidrógeno usando técnica de haces de iones en el acelerador de partículas localizado en Centro de Microanálisis de Materiales
Perfil del/la estudiante: Grado en Física, Química, e Ingeniería.

ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES ESTRUCTURALES, ELÉCTRICAS Y ÓPTICAS DEL ÓXIDO DE GRAFENO Y SU VIABILIDAD PARA LA DETECCION Y RESERVA DE HIDRÓGENO Experimental

Tutor/a principal: Gema Tabares Jimenez
Segundo/a tutor/a: Carlos Garcia
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El desarrollo de tecnologías eficaces para el almacenamiento de hidrógeno es crucial en la transición hacia energías renovables y sostenibles. El hidrógeno, como portador de energía, ofrece un gran potencial, pero su almacenamiento sigue siendo un desafío. Este proyecto tiene como objetivo contribuir a esta área mediante el estudio del óxido de grafeno (GO), obtenido a partir de grafeno tridimensional (GiiTM) suministrado por la empresa Integrated Graphene Ltd., y evaluar su viabilidad para la captación y almacenamiento de hidrógeno. El grafeno puede modificarse mediante oxidación, lo que altera sus características estructurales, eléctricas y ópticas, haciéndolo interesante para aplicaciones en tecnologías energéticas avanzadas.

En este trabajo, que se llevará a cabo en colaboración con la Universidad de Glasgow, el estudiante sintetizará óxido de grafeno, variando las condiciones de oxidación para modificar sus propiedades. Una vez sintetizado el GO, se procederá a caracterizar sus propiedades estructurales, eléctricas y ópticas utilizando técnicas avanzadas, tales como microscopía electrónica de barrido (SEM), Kelvin-Probe Force Microscopy para el análisis de la resistencia y función de trabajo, y espectroscopía Raman, con el fin de entender cómo la oxidación afecta la estructura y el comportamiento del material. Además, se medirán sus propiedades eléctricas para evaluar su funcionalidad en diversas condiciones.

El aspecto más relevante del proyecto será la evaluación de la capacidad del óxido de grafeno para la captación y almacenamiento de hidrógeno. Los resultados de este estudio podrán proporcionar una visión más clara sobre el potencial del GO en el campo de sistemas de almacenamiento de energía.
Metodología: Proyecto codirigido con la University of Glasgow. Electronic & Nanoscale Engineering.

El proyecto está sujeto a una colaboración con una empresa líder en el campo del grafeno. Los resultados obtenidos estarán bajo su explotación a través de una patente y no podrán ser publicados en el repositorio de la UAM sin la autorización previa de la empresa.

Bibliografia: Nikolaos Kostoglou, Georgios Constantinides, Georgia Charalambopoulou, Theodore Steriotis, Kyriaki Polychronopoulou, Yuanqing Li, Kin Liao, Vladislav Ryzhkov, Christian Mitterer, Claus Rebholz,
Nanoporous spongy graphene: Potential applications for hydrogen adsorption and selective gas separation,
Thin Solid Films,
Volume 596,
2015,
Pages 242-249,
Perfil del/la estudiante: Físico, químico o ingeniero.

Estudio de nanoestructuras de óxidos metálicos incorporadas con nanopartículas plasmónicas para aplicaciones en producción de hidrogeno Experimental

Tutor/a principal: Maria Dolores Ynsa Alcala
Segundo/a tutor/a: Francisco Francisco Fernandez Alonso
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: La síntesis de black TiO₂ ha emergido como un área de gran interés en la investigación de materiales avanzados debido a su alta absorción de luz visible y mayor actividad catalítica en comparación con el TiO₂ convencional. Este material presenta aplicaciones en multitud de campos, como la producción de hidrógeno mediante separación electroquímica del agua o la limpieza de aguas mediante fotodegradación de contaminantes
Por otro lado, la integración de nanopartículas metálicas, como plata, aluminio o cobre, con óxidos metálicos permite mejorar la absorción de luz en el rango visible. Generalmente, el material más utilizado para la síntesis de nanoestructuras plasmónicas es el oro, esencialmente, debido a que su estabilidad química es mucho mayor que la de otros metales con capacidad de producir efecto plasmónico, como la plata, el cobre, o el aluminio. Sin embargo, mediante la técnica de implantación iónica, es posible incorporar el material plasmónico directamente en el interior del semiconductor, evitando que quede en contacto con la atmosfera, y, de este modo, previniendo su oxidación. Esto, permite trabajar con materiales plasmónicos menos comúnmente utilizados como la plata, el cobre, o el aluminio.
En este trabajo se propone la síntesis de nanoestructuras de óxidos metálicos, principalmente, óxidos de titanio y hierro, mediante procesos de deposición fisicoquímicos, seguidos del dopado del material mediante implantación de iones metálicos con energías del orden del MeV en la línea de implantación del CMAM (https://www.cmam.uam.es/es/inicio/#). Estos procesos serán complementados por tratamientos térmicos de recocido para optimizar las propiedades ópticas de las nanoestructuras obtenidas.
Metodología: Se realizarán simulaciones en SRIM, a efectos de escoger los parámetros a utilizar en la implantación iónica ante de la misma. La caracterización de las muestras se llevará a cabo a través de espectrometría de retrodispersión de Rutherford (RBS) y emisión de rayos X inducida por partículas (PIXE), para el análisis composicional, difracción de rayos X (XRD) para el estudio estructural, y espectroscopia óptica.
Además, se realizarán estudios de eficiencia fotoelectroquímica para determinar el impacto de los procesos de implantación y recocido en la producción de hidrógeno mediante la separación electroquímica del agua.
El trabajo experimental se desarrollará en el Laboratorio del Grupo de Micro y Nanoestructuras Funcionales del Departamento de Física Aplicada, así como en el Centro de Microanálisis de Materiales. El estudiante dispondría de flexibilidad horaria para realizar el trabajo, dentro de la disponibilidad de los directores. Se precisará el plan de trabajo con el estudian
Perfil del/la estudiante: Físico, químico, ingeniero químico

Investigación Mediante Cálculos \"DFT\" de la Influencia del Hidrógeno en el tipo de Conductividad de los Semiconductores con Aplicaciones en la Generación de Energía Fotovoltaica Teórico

Tutor/a principal: David Martín y Marero
Tipo de trabajo: Teórico
Descripción: Las propiedades de los semiconductores dependen en gran medida del tipo y concentración de las impurezas presentes. En particular, el hidrógeno juega un papel sutil, ya que se introduce en el sistema de forma no intencionada durante el crecimiento y en los procesos posteriores al mismo, produciendo cambios en las propiedades ópticas y eléctricas. Sin embargo, y a diferencia de otras impurezas o dopantes, es sumamente móvil y reactivo, por lo que las técnicas disponibles para estudiar sus efectos individuales, son muy limitadas. Este proyecto de Fin de Máster pretende realizar una introducción a la dinamica del hidrógeno en semiconductores mediante la realización de cálculos basados en la Teoría del Funcional Densidad (DFT, por sus siglas en inglés) y por lo tanto, accediendo a información difícilmente accesible mediante técnicas experimentales.
Metodología: Es una trabajo teórico a realizar con ordenadores.
Perfil del/la estudiante: Haber cursado la asignatura de \"Simulación Computacional y Automatización de Sistemas\"

Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada 1 propuesta

Desarrollo instrumental para el estudio in-situ de baterías de iones de litio de estado sólido mediante técnicas de haces de iones y electroquímicas

Tutor/a principal: Celia Polop Polop
Segundo/a tutor/a: Noelia Maldonado Gavilan
Descripción: In-situ techniques allow studying the distribution of Li ions on the electrodes of Li-ion batteries (LIB) during their operation. Therefore, they have become extremely powerful tools to understand the physicochemical mechanisms responsible for the functional properties of batteries such as their capacity, stability, power and aging, and thus to contribute to the development of the next generation of energy storage systems.

The objective of this Master Thesis is to design and implement an electrochemical cell in the multipurpose beamline of the 5 MV accelerator at the Center for Micro-Analysis of Materials (CMAM) [1] for the study of Li concentration profiles in depth of solid-state Li-ion batteries (SSLIB) in operation (in-situ), using Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and Nuclear Reaction Analysis (NRA) ion beam analysis (IBA) techniques. In this development, a model thin film SSLIB assembled in the laboratory will be used and previously characterized by conventional electrochemical techniques of galvanostatic charge/discharge cycling, electrochemical impedance spectroscopy EIS and cyclic voltammetry curves.
Perfil del/la estudiante: Rama Física o ingeniería

Departamento de Física de Materiales 2 propuestas

Explorando las películas ultra-finas de magnesio como sensores ópticos de hidrógeno Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Paula Prieto Porras
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: La economía del hidrógeno exige el manejo y acumulación de grandes cantidades de hidrógeno en fase gas. En este contexto, una de los factores clave de su implementación es disponer de sensores precisos, sostenibles y económicamente viables que garanticen la seguridad en su manejo. En los últimos años los sensores ópticos basados en hidruros metálicos están siendo considerados como la opción mucho más atractiva frente a otro tipo de sistemas debido a su sencillez y fiabilidad. En particular aquellos basados en magnesio son especialmente interesantes debido a la abundancia y sostenibilidad del magnesio como debido al fuerte cambio que experimentan sus propiedades ópticas durante la reacción de hidrogenación. Sin embargo, la reacción presenta una cinética muy lenta obligando al uso de elevadas temperaturas lo que ha evitado hasta la fecha su posible implantación.

En este TFM se propone que el/la candidat@ desvele el efecto del espesor y la estructura de películas ultra-delgadas de magnesio (<75 nm) en las propiedades cinéticas de la reacción de hidrogenación. Para ello, el/la preparará películas delgadas de magnesio condiferente nanoestructura (amorfa y cristalina) e investigará (a diferentes temperaturas y presiones) la reacción de hidrogenación/deshidrogenación de las películas mediante microscopía óptica “in situ”. El/la candidat@ tendrá acceso y aprenderá a interpretar los resultados provenientes de un amplio abanico de técnicas para caracterizar el proceso de hidrogenación: difracción de rayos X, diversas microscopias electrónicas (SEM-FEG y TEM) y espectrometrías (FTIR-IRRAS y Raman) asi como espectrometría de masas (TGA-MS).

Estructuras termoeléctricas/piezoeléctricas tipo perovskita para recolección de energía de fuentes múltiples Experimental

Tutor/a principal: Fabrice Leardini
Segundo/a tutor/a: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: La recolección de energía es una tecnología de conversión, que transforma energía disipada en el ambiente en energía eléctrica para la alimentación “in situ” de electrónica de baja potencia. Constituye la alternativa más prometedora a las baterías en redes de sensores inalámbricos, fundamental para la resolución de los desafíos energéticos que plantea el despliegue masivo de estas redes en entornos inteligentes (Smart Cities, Industry 4.0, IoT …). Se han demostrado distintas tecnologías en función del tipo de energía recolectada: fotovoltaicas para luz, termoeléctricas para calor, piezoeléctricas para vibraciones mecánicas, magnetoeléctricas para campos magnéticos …, que descansan en mecanismos de transducción en estado sólido diferentes. Un campo de fuerte actividad es el desarrollo de materiales disimilares capaces de facilitar tecnologías de recolección de fuentes múltiples.

En este proyecto se explorará una aproximación original basada en sulfuros y óxidos con estructura tipo perovskita para la obtención de plataformas termoeléctricas (fotovoltaicas) / piezoeléctricas (magnetoeléctricas) capaces de recolectar simultáneamente calor (luz) y vibraciones mecánicas (campos magnéticos residuales). Se pretende conseguir la sulfuración parcial controlada de óxidos, tales como BaTiO3 ferroeléctrico o BiFeO3 multiferroico, con el fin de obtener directamente capas ABS3 semiconductoras sobre sustratos ABO3 ferroicos.

El trabajo se enmarca en una colaboración entre el grupo de Materiales de Interés en Energías Renovables de la UAM y el grupo de Óxidos Electroactivos para Dispositivos Inteligentes (EOSMAD) del ICMM-CSIC. El/la estudiante tendría la oportunidad de conocer y trabajar en ambos entornos, los dos en el propio Campus de Excelencia UAM-CSIC.

Departamento de Química Física Aplicada 2 propuestas

Síntesis avanzada de membranas y optimización asistida por IA para la producción de H2 Verde Experimental

Tutor/a principal: Daniel Herranz González
Segundo/a tutor/a: Pablo del Mazo Sevillano
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El TFM propuesto está dentro del marco de un proyecto de jóvenes investigadores UAM solicitado, en el cual se combina el enfoque experimental de uso de un electrolizador alcalino, síntesis de membranas y el apoyo que la IA da a la comprensión de los procesos involucrados. El/la estudiante estará involucrado/a en la parte experimental del proyecto. Se trabajará con electrolizador alcalino de membrana polimérica, una tecnología de producción de H2 que presenta grandes ventajas y con gran potencial para su aplicación junto con energías renovables. Se llevará a cabo el montaje experimental de un electrolizador alcalino y su puesta a punto, en colaboración con un grupo de investigación del ICP-CSIC. Además, se prepararán membranas poliméricas, siendo estas un componente clave de esta tecnología. Estas se evaluarán con el fin de caracterizar su desempeño con diversas técnicas electroquímicas y se realizará la caracterización ex-situ con técnicas espectroscópicas como IR, Raman y XPS, además de medirse las propiedades más importantes para su aplicación. Durante el desarrollo del proyecto el/la estudiante se familiarizará con la labor experimental e interpretación de resultados derivados del sistema electroquímico estudiado, adquiriendo conocimientos que serán de mucha utilidad al ser también extrapolables a otras tecnologías de conversión de energía como las baterías o las pilas de combustible. El conocimiento y experiencia que adquirirá con el trabajo práctico de electrolizador y síntesis de membranas en el laboratorio también será muy útil para las tecnologías mencionadas. En caso de obtenerse resultados relevantes éstos serán publicados en un artículo científico.
Metodología: TFG experimental. Para cualquier duda se puede contactar con los tutores en el correo daniel.herranz@uam.es
Perfil del/la estudiante: Recomendable experiencia y/o motivación de trabajo de laboratorio.

Estudio computacional de los procesos de difusión de OH- en membranas para la producción de hidrógeno verde. Teórico

Tutor/a principal: Pablo del Mazo Sevillano
Segundo/a tutor/a: Daniel Herranz González
Tipo de trabajo: Teórico
Descripción: El TFM propuesto está dentro del marco de un proyecto de jóvenes investigadores UAM solicitado, en el cual se combina el enfoque experimental de uso de un electrolizador alcalino, síntesis de membranas y el apoyo que la IA da a la comprensión de los procesos involucrados. El estudiante estará involucrado en la parte computacional de dicho proyecto. El objetivo de este trabajo es la simulación de los procesos de difusión de OH- en membranas poliméricas empleadas para la producción de hidrógeno verde. El trabajo comenzará con la introducción del estudiante a métodos de cálculo ab initio, como el método de la teoría del funcional de la densidad (DFT), así como diferentes recursos computacionales necesarios a lo largo del proyecto. A continuación se procederá a estudiar la interacción del OH- con distintas membranas, lo que requiere la optimización de las estructuras de estas últimas. En este proceso se obtendrán curvas de interacción entre el OH- y las membranas, que permitan identificar las regiones más afines para el hidroxilo así como la comprensión a nivel fundamental de algunos de los mecanismos de difusión más relevantes.
Metodología: TFM computacional. Para cualquier duda se puede contactar con los tutores en el correo pablo.delmazo@uam.es o de forma personal en el despacho 504 del módulo 14 en la Facultad de Ciencias.
Para dudas relacionadas con el trabajo experimental se puede visitar el despacho 420 del módulo 2 de la Facultad de Ciencias.
Perfil del/la estudiante: Recomendable haber cursado alguna asignatura relacionada con Química Computacional y tener interés por la programación.

Departamento de Química Inorgánica 2 propuestas

Preparación y caracterización de nuevos materiales porosos como fotocatalizadores multifuncionales Experimental

Tutor/a principal: Avelina Arnanz Lara
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: En este proyecto se prepararán nuevos materiales poliméricos porosos orgánico-inorgánicos con potenciales aplicaciones (foto)catalíticas dirigidos a la obtención de compuestos de alto valor añadido, abordando desafíos cruciales de sostenibilidad como la descarbonización y la conversión de biomasa y de CO2.
Se llevará a cabo la caracterización de los catalizadores multifuncionales resultantes y de los precursores necesarios para su preparación mediante las técnicas habituales (RMN, FTIR, TEM, SEM, XRD, XPS…). Posteriormente, si el tiempo lo permite, se estudiará la actividad de estos nuevos materiales en diferentes procesos como la fotorreducción de CO2.
Metodología: El TFM se llevará a cabo en el departamento de química inorgánica de la UAM, aunque puntualmente pudiera ser necesario realizar parte del trabajo experimental en el ICMM-Madrid situado en el campus de Cantoblanco

MATERIALES ORGANICOS POROSOS FOTOCATALÍTICOS: SOLUCIONES A RETOS ENERGETICOS Y MEDIOAMBIENTALES Experimental

Tutor/a principal: Ruben Mas Balleste
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: De la urgente necesidad de proteger el medio ambiente surge un campo de investigación que tiene como objetivo la sustitución de energías contaminantes y la mitigación de las emisiones derivadas del uso de combustibles fósiles. Una estrategia para asumir este reto es el diseño de sistemas foto-catalíticos que conviertan la energía de la luz en energía química para dar lugar a transformaciones termodinámicamente inaccesibles por otras vías. En particular, la generación de hidrógeno, la revalorización del CO2 y la transformación de la biomasa, son procesos que se están estudiando, aplicando la estrategia de la fotocatálisis. Sin embargo, para poder aplicar estos conceptos a desarrollos tecnológicos es preciso desarrollar sistemas catalíticos heterogéneos que permitan una fácil separación del catalizador del medio de reacción.
Con estos objetivos en mente, en este trabajo de fin de máster se propone la inmovilización, en materiales poliméricos, de fragmentos orgánicos basados unidades aromáticas conjugadas, rígidas, extendidas y ricas en nitrógeno, tales como quinolinas o bis-fenazinas. Se propone integrar estas estructuras en materiales orgánicos reticulares, tales como redes orgánicas covalentes (COFs, covalent organic frameworks) o sus análogos no-cristalinos (POPs, porous organic polymers). Tras la caracterización estructural y composicional detallada de los materiales obtenidos, se evaluará su uso en procesos foto-catalíticos tales como la formación de hidrogeno, la reducción de CO2 y la oxidación aeróbica de derivados del furfural.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química, con conocimientos de síntesis orgánica, catálisis y obtención y caracterización de materiales. Interés en procesos catalíticos avanzados. Capacidad de trabajo en grupo en un entorno altamente formativo.

CSIC, Instituo de Optica y CMAM, UAM 1 propuesta

Micro y nano procesado singular de materiales mediante irradiación con iones pesados de alta energía y pulsos láser. Experimental

Tutor/a principal: José Olivares Villegas · Instituto de Optica, CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales, UAM
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: CSIC, Instituo de Optica y CMAM, UAM — C/Serrano 121 (Madrid)
Descripción: Los iones de alta energía (hasta 50 MeV) disponibles en el CMAM (www.cmam.uam.es) permiten generar, en la mayoría de los materiales de interés tecnológico, diversos patrones de procesado causados por la elevada densidad de energía depositada por los iones a lo largo de sus trazas de propagación (sintonizable entre 0,1-15 keV/nm, dependiendo del número atómico del ion). Esta elevada excitación puede generar desde defectos puntuales hasta amorfización selectiva. El patrón de procesado/dañado se puede “sintonizar” para producir, desde nanotrazas amorfas (diámetro de pocos nm y longitud micrométrica), hasta capas homogéneamente dañadas de grosor micrométrico.
El haz de iones macroscópico se puede focalizar a tamaños micrométricos con instrumental adecuado disponible y/o en desarrollo en el CMAM. Asimismo se puede “pulsar” electrostáticamente. Se puede también irradiar materiales en modo haz externo para explorar funcionalizaciones originales debidas al efecto del tipo de atmósfera y control continuo de energía.
Se dispone en el CMAM de láseres pulsados (ns y fs) para estudiar la sinergia de procesado original combinando la irradiacón con iones y pulsos láser. Se estudian materiales ópticos para tres aplicaciones principales: fotónica integrada (LiNbO3, Al2O3, SiO2, etc), ópticas para instrumentación espacial en el UV profundo (MgF2) y para elementos de diagnóstico para energía de fusión (SiO2, Al2O3).
Metodologías complementarias disponibles:
Caracterización estructural mediante técnicas \"Ion Beam Analysis\": RBS/C.
Caracterización óptica disponible: medidas ópticas de reflectancia y transmitancia óptica UV-VIS; espectroscopía Raman in-situ durante irradiación y ex-situ. Elipsometría óptica
Caracterización de superficies: Perfilometría y AFM.
Metodología: Se ofrece y sugiere visita al Centro CMAM,UAM para comentar en persona los detalles de los posibles trabajos a realizar
Perfil del/la estudiante: Físico, Ingeniero

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) 14 propuestas

Desarrollo de electrodos para la conversión de energía y producción de hidrógeno y precursores de combustibles verdes en celdas reversibles de óxido sólido. Experimental

Tutor/a principal: Esperanza Ruiz Martínez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: María José Escudero Berzal · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El objetivo principal del proyecto es el desarrollo de materiales lo suficientemente activos, estables y durables, como para utilizarse como electrodos en celdas reversibles de óxido sólido (RSOC) en operación dual, modo pila de combustible (FC) y modo electrolizador (EC). La tecnología RSOC constituye una alternativa muy prometedora para la conversión y el almacenamiento de energía, pero para que su aplicación comercial sea viable debe lograr una buena reversibilidad y durabilidad en operación prolongada, siendo necesario, por tanto, aumentar la vida útil de los electrodos. Se pretende dotar al alumno de formación práctica en el ámbito del análisis de componentes y sistemas energéticos basados en celdas de óxidos sólidos abarcando las áreas de química, materiales, electroquímica, procesos, energía, y catálisis, a través de su colaboración en las siguientes actividades:
• Síntesis de materiales por el método sol-gel.
• Caracterización físico química de materiales por difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) asociada a espectroscopía de energías dispersivas (EDS), Espectroscopia de fotoemisión de rayos X (XPS), conductividad eléctrica y dilatometría.
• Preparación de tintas y deposición de películas de electrocatalizador.
• Estudio de la actividad catalítica de las interfases electrodo/electrolito.
• Preparación de celdas y su caracterización en operación reversible (SOFC/SOEC) mediante técnicas electroquímicas de corriente continua (voltametrías y culombimetrías) y alterna (espectroscopia de impedancia), acopladas a cromatografía de gases para seguimiento analítico de los procesos.
• Caracterización (XRD, XPS y SEM-EDS) post-morten de las celdas.
• Análisis de resultados y redacción de informe con conclusiones más relevantes.
Metodología: El Trabajo Fin de Máster se llevará a cabo en el marco de los proyectos: “Posicionamiento estratégico de la Comunidad de Madrid en I+D+I del hidrógeno renovable y las pilas de combustible” (GREENH2-CM) y “Conversión electroquímica de energía e hidrógeno en celdas reversibles de óxido sólido utilizando óxidos de alta entropía como electrodos” (ECO-H2), que se están llevando a cabo de forma conjunta en las Unidades de “Valorización Termoquímica Sostenible” y de “Conversión Electroquímica de Energía e Hidrógeno” del CIEMAT.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Energía, Materiales), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales).

Biomasa y residuos como precursores de la producción acoplada de hidrógeno y biometano en el nuevo escenario de transición energética industrial Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Ana María Frenandez Fernandez
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El proyecto ALL-TO-GAS, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, tiene por objetivo la conversión termoquímica de biomasa y residuos como precursores de la producción acoplada de hidrógeno y biometano en el nuevo escenario de transición energética industrial.
Se aborda el desarrollo y validación de tecnologías de conversión de biomasa, pirogasificación y carbonización hidrotermal, para producir gas de síntesis y posterior transformación para producir biometano e hidrógeno utilizando metanización biológica y reformado de syngas.
La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible de CIEMAT es responsable dentro del proyecto de la investigación y desarrollo de tecnologías de purificación y acondicionamiento del gas mediante el uso de materiales de bajo coste.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto colaborando en tareas de realización de ensayos experimentales a escala de laboratorio para la demostración de las tecnologías de depuración desarrolladas.
Descripción de las tareas:
1. Ejecución de experimentos de eliminación de contaminantes de nitrógeno, azufre, cloro, hidrocarburos, usando adsorbentes y catalizadores basados en materiales reciclados
2. Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
3. Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
4. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: CONTACTO: José María Sánchez Hervás, josemaria.sanchez@ciemat.es; Ana María Fernández Fernández, AnaM.Fernandez@ciemat.es.
OBSERVACIONES: El/La estudiante desarrollará las actividades en modalidad presencial, en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Avenida Complutense, 40 - 28040 Madrid, de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas.
El período de realización de las prácticas de TFM será de 1 de marzo a 30 de junio de 2025. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No hay dotación económica asociada
Perfil del/la estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Minas, Energía), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales)

Predicción de los productos de pirólisis de Residuos Plásticos Mixtos mediante la pirólisis de plásticos puros Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Isabel Ortiz Gonzalez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía está ejecutando el proyecto europeo, Plastics2Olefins, Recycling plastic waste into high-value materials- Closing the Loop.
El objetivo es desarrollar y demostrar un nuevo proceso de reciclaje de plásticos basado en la pirólisis a alta temperatura, para su integración en el proceso de producción de olefinas circulares.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto.
Descripción de las tareas:
1. Ejecución de ensayos de pirólisis analítica de muestras de plásticos puros en sistema Pyroprobe
2. Ejecución de ensayos de degradación térmica en termobalanza
2. Caracterización termogravimétrica y cromatográfica de los productos de pirólisis de patrones de plásticos puros, PEBD, PEAD, PS, PP
3. Establecimiento de modelos de predicción para plásticos mezclados, MIX
4. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: CONTACTO: Isabel Ortiz Gonzalez, isabel.ortiz@ciemat.es; José María Sánchez Hervás, josemaria.sanchez@ciemat.es
OBSERVACIONES: El/La estudiante desarrollará las actividades en modalidad presencial, en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Avenida Complutense, 40 - 28040 Madrid, de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas.
El período de realización de las prácticas de TFM será de 1 de marzo a 30 de junio de 2025. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No tiene dotación económica asociada
Perfil del/la estudiante: Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales), Ingeniería (Química, Ambiental, Industrial, Energía)

Evaluación de nuevos componentes para celdas electroquímicas de generación de hidrógeno. Experimental

Tutor/a principal: Paloma Ferreira Aparicio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Alba María Fernández Sotillo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: En el contexto actual, uno de los objetivos primordiales que se plantea alcanzar en un futuro próximo es la generación eléctrica a partir de fuentes de energía limpias y sostenibles, que permitan asegurar el suministro y reducir la dependencia energética de los productores de combustibles fósiles tradicionales. Para su implantación a gran escala, el uso de energías renovables requiere de un vector energético limpio como el hidrógeno, que producido a partir de ellas, permita superar las limitaciones asociadas a su carácter intermitente.
Las principales limitaciones en el desarrollo de la tecnología de electrólisis PEM para producción de hidrógeno son su elevado coste, la criticidad de algunos de sus componentes, el impacto medioambiental del uso de polímeros perfluorados y la limitada durabilidad de sus prestaciones.
Los materiales basados en grafeno han mostrado tener un gran potencial y aplicación en componentes de sistemas electroquímicos, tanto para la realización de recubrimientos protectores contra la corrosión, como en películas con conductividad iónica y/o electrónica, dependiendo de su estructura y composición. Sobre la experiencia previa en este campo de los investigadores proponentes, se plantea evaluar membranas sintetizadas a partir de óxido de grafeno con alta resistencia eléctrica como membranas de intercambio protónico no-fluoradas y analizar su estabilidad en condiciones de operación. Se aplicarán diversas técnicas electroquímicas para la evaluación y caracterización de las celdas y se aplicarán técnicas de análisis de los materiales a fin de evaluar los cambios físico-químicos y estructurales en las muestras tras su ensayo.

Realización de las prácticas en el CIEMAT: Desarrollo de destrezas en laboratorio, ensayos de síntesis. Aplicación de técnicas experimentales de caracterización como por ejemplo FTIR-ATR, microscopía óptica y electrónica, tensiometría, técnicas electroquímicas (voltamperometría, cronoamperometría, espectroscopía de impedancia electroquímica). Ensamblaje y operación de celdas de electrólisis.
Metodología: TFM experimental con aplicación de componentes de materiales novedosos a una tecnología en auge para la generación de hidrógeno renovable. Es adecuado para un químico, ingeniero químico, ingeniero de materiales o similar que quiera aprender sobre tecnologías renovables en un centro de investigación orientado al desarrollo de tecnología, sea proactivo y tenga soltura en trabajo de laboratorio.
Perfil del/la estudiante: Químico o ingeniero químico

Desarrollo de nuevos materiales nanotubulares para el uso directo de biogás en una pila de combustible de alta temperatura Experimental

Tutor/a principal: Araceli Fuerte Ruiz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El panorama energético y medioambiental actual necesita urgentemente el desarrollo de sistemas de conversión de energía más eficientes, viables económicamente y no contaminantes, siendo un gran reto tecnológico. En este contexto se enmarca la investigación propuesta, centrada en la utilización de una pila de combustible de alta temperatura (Solid Oxide Fuel Cell-SOFC) alimentada directamente con biogás.
Las pilas de combustible permiten obtener energía eléctrica a partir de la oxidación de un combustible de modo limpio y eficiente, siendo el agua el único subproducto cuando se usa hidrógeno como combustible. Una alternativa más sostenible es la alimentación directa de biogás a la SOFC, lo que conlleva ciertas ventajas tales como la utilización de un recurso renovable procedente de residuos orgánicos, permitiendo su aprovechamiento, o la generación de hidrógeno in situ, evitándose la utilización de reformadores externos que encarecen el proceso. Sin embargo, aún se requieren ciertas acciones que impliquen fundamentalmente la mejora de las prestaciones de la SOFC.
En este sentido, se propone el desarrollo de nuevos catalizadores nanotubulares para ánodos de SOFC. La principal ventaja de estas nanoestructuras es su alta área superficial por unidad de volumen, lo que supondrá un incremento considerable del área activa del electrodo y con ello de las prestaciones de la SOFC.
Las tareas de investigación a realizar por el estudiante serán:
• Preparación y caracterización de catalizadores nanotubulares basados en óxidos de cerio mixtos
• Preparación de celdas SOFC con los nuevos materiales desarrollados
• Evaluación de las prestaciones de la SOFC alimentada directamente con biogás
Metodología: Para cualquier aclaración o consulta los estudiantes pueden contactar directamente por correo electrónico con el tutor
Perfil del/la estudiante: Titulación Nivel Meces III en Ciencias/Ingeniería

Mejora del Desempeño Energético de Edificios a través de Análisis de Datos y Técnicas de Simulación Teórico

Tutor/a principal: Mª Nuria Sánchez Egido · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: En el contexto actual de la arquitectura y la ingeniería, la eficiencia energética y la sostenibilidad se han convertido en prioridades fundamentales para el diseño y operación de los edificios. Con el crecimiento de las ciudades y el aumento de la demanda energética, es esencial explorar nuevas formas de mejorar el rendimiento de las construcciones. En este sentido, la incorporación de tecnologías inteligentes y automatización en los edificios está transformando la forma en que se gestionan los recursos energéticos. Las tareas a realizar en el TFM se enmarcan dentro del objetivo general de mejorar el rendimiento energético y operativo en una construcción industrializada de tipo modular aplicable a edificios. Se participará en la investigación y el desarrollo de modelos que permitan caracterizar de forma eficaz los flujos de energía que se producen en el edificio, minimizando las incertidumbres en el modelado de edificaciones, y parametrizados de manera óptima en términos de complejidad y coste computacional. El alumno participará de forma muy activa en la gestión de los datos experimentales, incluyendo la verificación cualitativa y el preprocesamiento de datos, así como la identificación de variables clave y la interpretación de los resultados. Además participará con el equipo de investigación del Ciemat en la elaboración de una contribución científica para un congreso internacional.
Perfil del/la estudiante: Titulación: Licenciatura, Ingeniería, Arquitectura, Grado en Física o equivalentes

Evaluación del comportamiento de una celda de electrólisis PEM para producción de hidrógeno. Experimental

Tutor/a principal: Concepción Caravaca Moreno · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Paloma Ferreira Aparicio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El hidrogeno está considerado actualmente como un vector energético esencial para lograr una transformación del sistema energético actual basado en combustibles fósiles en un sistema medioambientalmente limpio y sostenible basado en energías renovables. Con dicha transformación energética se pretende llevar a cabo la descarbonización de diferentes sectores económicos.
La opción elegida para ello es la obtención de hidrógeno a partir de la electrólisis de agua empleando los excedentes de energía eléctrica procedente de energía eólica y/o solar fotovoltaica. Este tipo de energía está sujeta a fuertes variaciones de potencia en función de las condiciones atmosféricas. Para hacer frente a estas bruscas variaciones de potencia, se considera que el tipo de electrolizador más apropiado es el de tipo PEM (membrana de intercambio protónico) por su rápida respuesta frente a ellas y su mayor densidad de corriente alcanzable.
La eficiencia de un electrolizador depende de diversos factores como son el diseño de celda o stack, los componentes como son las placas distribuidoras de fluidos y colectoras de corriente, capas de difusión de gases, tipo de membrana polimérica, espesor de la misma, carga de catalizador, método de deposición del mismo, etc., así como diferentes variables que afectan a la reacción electroquímica de producción de hidrógeno como temperatura, caudal de agua, etc.
El objetivo de este trabajo es la evaluación electroquímica de diferentes componentes de una celda de electrólisis PEM para determinar su impacto en la eficiencia de producción de hidrógeno.
Metodología: El tema del trabajo es de gran actualidad en estos momentos en temas de transición energética, principalmente será experimental y se emplearan técnicas electroquímicas para la la evaluación de las celdas.
Perfil del/la estudiante: Persona con motivación, que le guste y tenga interés en el trabajo experimental

Desorción de deuterio en cerámicas de litio con aplicación en la envoltura tipo HCPB de un reactor de fusión Experimental

Tutor/a principal: María González Viada · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Guiomar Delgado Soria
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Objetivo: Aplicación del método experimental para la obtención de los parámetros de entrada de la simulación del transporte de D en cerámicas productoras de tritio (T) en la envoltura tipo HCPB. Se llevará a cabo mediante el estudio experimental de la adsorción y desorción de gas D en superficies modificadas de titanato o silicato de litio (LMT o LOS) aplicando las técnicas SIMS, ATD, SEM y TDS. Co-relación de la desorción con la porosidad y superficie específica, la microestructura y el daño electrónico o estructural del compuesto tratado con haces de iones acelerados.

Tareas : i) Caracterización de muestras porosas de titanato o silicato de litio en estado de recepción mediante técnicas de medida de densidad, de composición, aplicando SIMS en profundidad, y microscopía de barrido electrónico. ii) Carga de deuterio gas en muestras mediante su exposición a atmósferas de gas a sobre presión. iii) Registro de la desorción de gas en función de la temperatura. iv) Estudio comparativo de características del material (porosidad, composición, microestructura) con posterioridad a la desorción.
Metodología: Se ofrece un estudio que permitirá conocer el comportamiento de cerámicas en entornos de fusión nuclear, con aplicación inmediata en la envoltura tipo HCPB de futuros reactores de fusión por confinamiento magnético. Prácticas experimentales de interés en la futura instalación IFMIF-DONES España, en Granada. Estudios ampliamente realizados por el equipo de investigadores del LNF, por lo que tiene garantías de éxito. Se incluirá al estudiante como co-firmante en los informes de actividad requeridos por la colaboración EUROfusion.
Perfil del/la estudiante: Estudiante de Química, Física o Ingeniería de Materiales

Cerámicas multicomponente estabilizadas por su alta entropía. Aproximación mediante simulación a composiciones con propiedades para su aplicación en fusión nuclear Teórico

Tutor/a principal: María González Viada · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Miguel Angel Monge
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Objetivo: Simulación de la composición óptima de cerámicas de óxidos o carburos metálicos como componente aislante del canal de circulación del metal líquido, productor de tritio en la envoltura de futuros reactores de fusión. Búsqueda de la combinación adecuada de elementos químicos como aproximación teórica a la formulación de composiciones idóneas para la aplicación requerida, utilizando herramientas de simulación y predicción,

Tareas : Basándose en las propiedades de partida exigidas al material en desarrollo en función de su aplicación, y teniendo en cuenta las condiciones mínimas requeridas para una composición cerámica de alta entropía, el estudiante formulará las composiciones óptimas, y calculará los parámetros característicos, aplicando modelos paramétricos. Con el objetivo de obtener los elementos químicos y su proporción relativa más adecuada en el diseño de una composición monofásica de alta entropía.
Metodología: El campo de las cerámicas de alta entropía es muy joven. El número de trabajos científicos recogidos en la literatura es reducido. Por lo tanto, se ofrece un trabajo de investigación original y pionero, particularmente en el campo de los materiales no estructurales con aplicaciones en energía de fusión.
Deseable conocimientos básicos de simulación ... con Density Functional Theory, Molecular Dynamics simulation y Neural network.
Perfil del/la estudiante: Químic@, Físic@ o Ingenier@ de Materiales

Simulación CFD de receptores volumétricos avanzados para plantas de torre central Teórico

Tutor/a principal: Antonio Ávila Marin · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Daniel Sanchez Señoran · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los receptores tubulares son el estado del arte de las plantas comerciales de torre en la actualidad, usando sales fundidas como fluido de trabajo. Sin embargo, la necesidad de mejorar la eficiencia de las plantas para disminuir el coste de la energía producida ya sea térmica (€/MWht) o eléctrica (€/MWhe), requiere trabajar con receptores que aumenten la temperatura de trabajo por encima de los 600ºC actuales. Una potencial solución son los receptores volumétricos con geometrías y configuraciones mejoradas que usen aire atmosférico como fluido de trabajo. El objetivo de este trabajo es usar herramientas CFD ya contrastadas en el grupo de investigación para analizar nuevas geometrías y configuraciones que consigan mejorar la eficiencia térmica de este tipo de receptores usando aire como fluido de trabajo.
El equipo al que se incorporaría el/la estudiante tiene experiencia acreditada en simulación de receptores solares para alta temperatura y concentración solar. La metodología a seguir sería:
1. Introducción en el software de simulación fluido-dinámico STAR-CCM+.
2. Preparación de un caso base de estudio: implementación de la física, condiciones de contorno, perfiles de radiación incidente, propiedades geométricas, etc.
3. Parametrización del caso base para realizar sensibilidades sobre distintos parámetros de estudio.
4. Análisis de los resultados y redacción de la memoria del TFM.
Metodología: El trabajo debe de realizarse físicamente en CIEMAT, en la Avenida Complutense 40.
Perfil del/la estudiante: Lo principal es tener ganas de aprender. Recomendable tener conocimientos de MS Office, inglés, conocimientos básicos de CFD, transferencia de calor y dinámica de fluidos.

Simulación CFD de receptores tubulares avanzados para plantas de torre central Teórico

Tutor/a principal: Antonio Ávila Marin · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Daniel Sanchez Señoran · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los receptores tubulares son el estado del arte de las plantas comerciales de torre en la actualidad, usando sales fundidas como fluido de trabajo. Sin embargo, la necesidad de mejorar la eficiencia de las plantas para disminuir el coste de la energía producida ya sea térmica (€/MWht) o eléctrica (€/MWhe), requiere trabajar con receptores que aumenten la temperatura de trabajo por encima de los 600ºC actuales. Una potencial solución son los receptores tubulares con promotores de la turbulencia en su interior usando aire atmosférico como fluido de trabajo. El objetivo de este trabajo es usar herramientas CFD ya contrastadas en el grupo de investigación para analizar nuevas geometrías y configuraciones que consigan mejorar la eficiencia térmica de este tipo de receptores.
El equipo al que se incorporaría el/la estudiante tiene experiencia acreditada en simulación de receptores solares para alta temperatura y concentración solar. La metodología a seguir sería:
1. Introducción en el software de simulación fluido-dinámico STAR-CCM+
2. Preparación de un caso base de estudio: implementación de la física, condiciones de contorno, perfiles de radiación incidente, propiedades geométricas, etc.
3. Parametrización del caso base para realizar sensibilidades sobre distintos parámetros de estudio.
4. Análisis de los resultados y redacción de la memoria del TFM.
Metodología: El trabajo debe de realizarse físicamente en CIEMAT, en la Avenida Complutense 40.
Perfil del/la estudiante: Lo principal es tener ganas de aprender. Recomendable tener conocimientos de MS Office, inglés, conocimientos básicos de CFD, transferencia de calor y dinámica de fluidos.

Diseño de experimentos para probar materiales previstos en reactores de Fusión Teórico

Tutor/a principal: Fernando Arranz Merino · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Beatriz Brañas Lasala
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los materiales y componentes internos de la vasija en la que se desarrollarán las reacciones en un reactor de fusión estarán sometidos al impacto de neutrones generados en la propia reacción de fusión. Esto provocará que las características de estos materiales (mecánicas, térmicas, eléctricas, ópticas, de difusión de gases, entre otras) se modifiquen.

Se está construyendo en Granada una fuente de neutrones (proyecto internacional IFMIF-DONES) especialmente diseñada para probar materiales en condiciones similares a aquellas a las que estarán sometidos en un reactor de fusión.

El trabajo de fin de máster contribuirá al diseño de módulos que contienen las muestras a irradiar en IFMIF-DONES. Dichos módulos incluyen los sistemas necesarios para controlar las condiciones de las muestras durante la irradiación, especialmente su temperatura. Dependiendo del perfil del candidato, se incluirían en el trabajo: cálculos termo-mecánicos o de fluidos, cálculos de difusión de gases, análisis de la instrumentación necesaria, que hacen falta para el diseño de dicho módulo.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero (también podría ser un físico al que le guste realizar el trabajo de diseño descrito más arriba)

Desarrollo numérico y experimental de un inyector de deuterio para un experimento de litio líquido relevante para IFMIF-DONES Experimental

Tutor/a principal: Sebastian Hendricks · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: María Sánchez Arenillas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Para garantizar el funcionamiento seguro y fiable de la instalación de irradiación de materiales para reactores de fusión nuclear IFMIF-DONES, su sistema de litio líquido debe ser purificado de isótopos de hidrógeno y otras impurezas mediante varias técnicas de atrapamiento. Un nuevo circuito experimental de litio líquido, llamado IMPACT, actualmente en fase de diseño, tiene como objetivo la investigación de estas técnicas. Para ello, se requiere la inyección de impurezas en el litio, por lo que el experimento IMPACT incluirá un dispositivo de inyección de deuterio que permitirá la disolución precisa de isótopos de deuterio en el litio. El trabajo fin de máster tiene como objetivo diseñar el dispositivo de inyección de deuterio para IMPACT, lo que implica tareas numéricas, teóricas y experimentales. El estudiante desarrollará un diseño preliminar del sistema de inyección, considerando los desafíos térmicos y químicos de los materiales en contacto con litio líquido. En el proyecto se va a crear un modelo numérico de transporte de hidrogeno para simular el proceso de inyección de deuterio, que permitirá adaptar el diseño preliminar del inyector a las especificaciones técnicas de IMPACT. Para validar el modelo numérico, el estudiante realizará experimentos de inyección de deuterio a pequeña escala en un experimento real de litio líquido, llamado LYDER. Si el tiempo lo permite, el estudiante podrá desarrollar un modelo 3D de su sistema de inyección diseñado utilizando un software CAD y/o realizar experimentos para analizar el contenido de deuterio en muestras de litio extraídas del experimento LYDER.
Metodología: El estudiante debería estar interesado en el trabajo experimental de la misma manera que en la teoría y la simulación de procesos físicos relacionados con el transporte de partículas.
Perfil del/la estudiante: Físico, Químico o Ingeniero con un fuerte interés en el modelado del transporte de flujos y partículas, así como en el diseño técnico y el trabajo experimental

Recubrimientos hidrofóbicos anti-ensuciamiento para componentes de sistemas térmicos de concentración Experimental

Tutor/a principal: Gema San Vicente Domingo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Naia Barandica Pérez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El ensuciamiento producido por partículas de polvo, entre otros, en las superficies de componentes ópticos de los sistemas de concentración solar (reflectores, receptores, etc) disminuye el rendimiento y aumenta los costes de operación y mantenimiento. Una forma de evitar el ensuciamiento es mediante la aplicación de recubrimientos que eviten la adherencia del polvo sin afectar a la funcionalidad del componente. En nuestro laboratorio se desarrollan recubrimientos de este tipo mediante método sol-gel. Este método de preparación de recubrimientos es un método químico en el que se preparan disoluciones precursoras que se aplican al substrato mediante inmersión, principalmente, y después se realiza un tratamiento térmico para quemar los componentes de la disolución que no son necesarios y se densifica la capa. En el laboratorio, se han estudiado hasta ahora 2 compuestos fluorados con cadenas de flúor de distinto tamaño. En este TFM se quiere probar otro compuesto con cadena más larga, y combinaciones de los distintos compuestos para obtener los recubrimientos con mejores prestaciones. Se prepararán los recubrimientos, se caracterizarán y se estudiará su estabilidad y durabilidad en ensayos acelerados. La persona que haga el TFM utilizará todo el equipamiento del que disponemos en el laboratorio. (espectrofotómetro, cámara climática, perfilómetro, equipo de dip-coating, medidor de ángulo de contacto..)
Metodología: Cualquier duda que pueda surgir, no dudéis en contactarnos por mail o visitarnos en el CIEMAT.
Perfil del/la estudiante: Preferible químico, medioambiental

Enagás 1 propuesta

Transformación de infraestructuras gasistas para el transporte de nuevas moléculas. Caso práctico: proyecto de CCUS en el norte de España. Teórico

Tutor/a principal: Celia Navarro Pedrero · Enagás Internac., S.L.U.
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Enagás — Paseo de los Olmos, 19 (Madrid)
Descripción: El TFM propuesto versará sobre la transformación que van a sufrir las terminales de regasificación nacionales hacia nuevas moléculas (hidrógeno, CO2, amoniaco, etc.) en los próximos años (plantas multimolécula), dentro del contexto de la transición energética. El alumno realizará una revisión sobre la infraestructura gasista nacional existente, haciendo hincapié en las capacidades y consumos de gas natural actuales y en las tendencias de mercado futuras, detectando oportunidades para la transformación de este tipo de infraestructura hacia nuevas moléculas. Posteriormente, el alumno analizará las posibilidades técnicas y económicas de la transformación de una terminal de regasificación de gas natural en un hub energético con manejo de diferentes moléculas verdes. Además, se analizará la estrategia nacional actual (autoridades y empresas) para la adecuada transición de las redes de gas natural existentes hacia activos adecuados para el transporte y manejo de nuevas moléculas (especialmente hidrógeno), así como la necesidad real de estas infraestructuras. En caso de disponer de tiempo suficiente, el alumno estudiará también los proyectos y estrategias que se están siguiendo a nivel europeo e internacional para la transformación de infraestructuras gasistas en otras preparadas para hacer frente a la transición energética. El objetivo del TFM es que el alumno adquiera un conocimiento profundo sobre el funcionamiento y planificación de la red gasista actual y que sea capaz de analizar e investigar las posibilidades reales de transformar esa infraestructura en otra que sea adecuada para satisfacer las demandas de la transición energética.
Metodología: El TFM propuesto puede estar sujeto a cambios de alcance en función de los recursos disponibles en cada momento.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero químico.

Instituto IMDEA Energía 4 propuestas

Nuevas redes metal-orgánicas para la valorización de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Sergio Carrasco · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Mostoles)
Descripción: Objetivo: desarrollar nuevos polímeros de tipo red metal-orgánica (del inglés, MOF) para la captura y conversión de CO2 en productos de alto valor añadido, prestando particular atención al diseño, síntesis y caracterización del material. En la actualidad, en IMDEA Energía estamos produciendo numerosos materiales idóneos para la valorización de este gas (ej: cicloadición con epóxidos para obtener carbonatos cíclicos, fotorreducción para obtener fueles verdes). Estos catalizadores, típicamente porosos, presentan gran variedad de centros metálicos activos, y se basan en distintos ligandos coordinantes (grupos ácidos, fosfonatos, etc.).

Tareas: 1) sintetizar 1-2 materiales de tipo MOF con cationes (p. ej. In, Ga, etc.) y ligandos (p. ej. pireno fosfonato) foto(electro)activos, bien mediante síntesis solvotermal o asistida por microondas, con el objeto de disminuir el tamaño de partícula y controlar la cantidad de defectos, modulando así la actividad catalítica. 2) La caracterización físico-química de los materiales obtenidos, incluyendo: estructura (difracción de rayos X en polvo/monocristal), composición (espectroscopias FTIR, análisis elemental), tamaño y morfología (microscopia electrónica de transmisión/barrido), estabilidad térmica (TGA) y química (medida de liberación de ligando en distintos medios orgánicos, acuosos, de diferente pH mediante HPLC-DAD/FLD/MS), propiedades texturales (área superficial, tamaño de poro mediante adsorción de gases) y fotoquímicas (estimación del bandgap mediante espectroscopia UV-Vis de reflectancia difusa). 3) Si se dispusiera de tiempo suficiente tras completar las tareas anteriores, evaluación preliminar de la actividad de estos catalizadores en la reacción de cicloadición de CO2 con epóxidos, con objeto de decidir el mejor candidato para llevar a cabo las reacciones de fotorreducción.
Metodología: Este TFM se desarrollará íntegramente en IMDEA Energía (Móstoles), un Instituto líder en investigación científica en Europa que cuenta con el sello de la Excelencia Maria de Maeztu. En particular, la estancia del estudiante será realizada en la Unidad de Materiales Porosos Avanzados, grupo de referencia en la síntesis de materiales MOF a nivel internacional. El estudiante contará con el apoyo y el seguimiento periódico de expertos en la materia, podrá explorar y entrar en contacto con profesionales de varias disciplinas en un contexto multidisciplinar y adquirirá capacidades de independencia para su futuro profesional en el campo de la energía.
Perfil del/la estudiante: Química Inorgánica y de Materiales

Materiales orgánicos como componentes de electrodos para aplicaciones de almacenamiento de energía (baterías) Experimental

Tutor/a principal: Marta Liras Torrente · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Hakan Bildirir · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Mostoles)
Descripción: Modern society strives for the transition from fossil fuels to environmentally friendly energy sources to reduce the CO2 emission. Since electricity can be produced from sustainable and green resources such as solar energy or wind power, it is a very attractive candidate. Therefore, mobilizing and storing electricity is essential to make it a viable energy source, for which developing better performing batteries is essential.[1]

The current best-performing batteries are made of inorganic compounds. Unfortunately, their raw materials are limited and geographically restricted to some countries. Therefore, their availability and reachability in future is a big question. On the other hand, organic compounds can be produced anywhere by using basic starting materials. Thus, developing high performance organic battery components is crucial for the future of “electric revolution”.[2]

At IMDEA Energy, we produce extended porous polymeric structures, which efficiently act as organic electrodes in batteries.[3]
You will be working on synthesis of porous organic polymers based on redox active material, and take part on assembling their batteries to see them in action. You will gain hands-on experience for organic synthesis, materials characterization, and energy storage applications.

[1] Global Battery Alliance - World Economic Forum, “A Vision for a Sustainable Battery Value Chain in 2030,” 2019.
[2] N. Goujon, N. Casado, N. Patil, R. Marcilla, D. Mecerreyes, Prog. Polym. Sci. 2021, 122, 101449.
[3] H. Bildirir, D. Alván, N. Patil, V. A. de la Peña O’Shea, M. Liras, R. Marcilla, ACS Appl. Polym. Mater. 2024, 6, 10092–10101.
Metodología: 1- You will learn to syntheses and characterizations of porous materials, which are demanding either in academia and industry.
2- You will learn battery assembly and testing, which is a sought ability in the current job market.
3- You will be working in an international environment, and working language is English. The co-supervisor will be Dr. Hakan Bildirir (hakan.bildirir@imdea.org; orcid.org/0000-0001-9909-4585).
Perfil del/la estudiante: One or more of these qualifications: Organic Synthesis, polymeric materials, electrochemistry, batteries.

Electrolitos innovadores para baterías de Zn acuosas Experimental

Tutor/a principal: rebeca marcilla · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: nagaraj patil · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (mostoles)
Descripción: Aqueous Zinc Metal Batteries (aqZMBs) offer improved safety and environmental sustainability compared to state-of-the-art lithium batteries, due to their non-flammable electrolytes and the abundance of zinc resources. However, still they face challenges like dendrite formation and limited cycle life, hindering their performance and practicability. Through this project, we aim address these challenges by developing \\\\\\\\\\\\\\\"Practical Solutions for aqZMBs through Electrolyte Innovations.\\\\\\\\\\\\\\\" The specific objectives are:
1. Development of innovative molecular crowding aqueous electrolytes (MCEs) for aqZMBs and their physico-chemical and electrochemical characterization.
2. Assembly and testing of aqZMBs using activated carbon, inorganic, and organic model cathodes.
Content and Tasks:
The proper selection of salts and additives in aqueous electrolytes is critical, as they largely determine metal plating/stripping efficiency, voltage window, battery lifespan, and overall practicality. This project will focus on the following tasks:
Task 1: Evaluation of different Zn salts (e.g., chloride, bistriflimide) at low concentrations (1 to 2 m) and molecular crowding agents (PEG, PEGDME). (Energy Storage Materials, 2022, 53, pp. 532–543; Materials Today Energy, 2023, 36, 101339)
Task 2: Physico-chemical, morphological, and electrochemical characterization of MCEs using appropriate analytical techniques.
Task 3: Assembly of aqZMBs with model cathodes (activated carbon, V₂O₅, redox polymer), testing for capacity, rate, cyclability, and comparison with state-of-the-art systems. Given the short project duration, initial development will focus on laboratory-scale coin cell prototypes. Once suitable electrolyte and cathode are identified, scalability and practicality will be evaluated beyond the project\\\\\\\\\\\\\\\'s timeline. (Batteries & Supercaps DOI: 10.1002/batt.202400414; Advanced Energy Materials, 2021, 11(26), 2100939)
Metodología: Regarding incorporation: Within the framework of National and European projects, we are consolidating our Zinc battery research line and are always seek strong interest in electrochemistry. Currently one PhD candidate is active in this research line. One PhD student successfully defended thesis, and master internship. You will be directly supervised by me (expert in battery technologies) and Nagaraj (experience in aqueous electrolytes for Zn batteries), with support from collogues working on similar topics. The collective expertise within the team will ensure a smooth integration and success in your TFM. Moreover, depending performance and available funding, there could be an opportunity to pursue a doctorate after this stage.
Perfil del/la estudiante: Can be a chemist, chemical engineer, physicist. For the smooth progress of the project, it is recommended to have student with the basic knowledge in electrochemistry. If he/she knows the basics of battery technologies would be ideal, but not mandatory.

Impresión 3D de electrodos de baterías Experimental

Tutor/a principal: Sergio Pinilla Yanguas · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: The objective of the work is the preparation of 3D printed battery electrodes, their electrochemical evaluation and comparison with standard deposition methods. The work is subdivided into three consecutive sub-objectives:
• Preparation of inks. Optimization of the composition and additives for the use of the 3D printing attending to their rheological properties which will be studied with a rheometer.
• Deposition of the inks. The inks will be used for 3D printing and slurry casting in order to compare the differences between the two processes. Their differences will be studied by tomographic studies (X-ray CT and/or FIB).
• Electrochemical evaluation of the electrodes. The 3D printed and regular deposited electrodes will be evaluated by electrochemical means. They will be assembled in half-cell in a glovebox to evaluate their performance as battery electrodes. Additionally, electrodes will be also studied in symmetric cells to study their transport properties using electrochemical impedance spectroscopy.
The tasks of the students in the research include the following.
• Preparation of inks and homogenization using a planetary centrifugal mixer.
• Measurement of the rheological properties of the inks with a rheometer.
• Print the electrodes with specialized 3D printer and proper control of the G-code.
• Prost-processing of the electrodes for their use in the glovebox.
• Assembly of the coin cells in a glovebox both in half-cell and symmetric cell configuration.
• Perform the electrochemical test with a potentiostat.
Metodología: Es necesario que la jornada en el centro sea al menos 4h/dia.
Perfil del/la estudiante: Física, Química, Ingeniería Química o similar

Instituto IMDEA Materiales 1 propuesta

Estrategias para mejorar la ciclabilidad de ánodos hechos 100% de nanohilos de Silicio en baterías de ion litio de estado sólido Experimental

Tutor/a principal: Juan José Vilatela García · Instituto IMDEA Materiales
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Materiales — Tecnogetafe, Calle Eric Kandel, 2 (Getafe)
Descripción: Este proyecto tiene como objetivo mejorar la ciclabilidad de ánodos formados enteramente de nanohilos de silicio para baterías de iones de litio, abordando la pérdida de porosidad y el encogimiento que ocurren durante el primer ciclo. La estrategia consiste en rellenar los poros con soluciones poliméricas para mantener la porosidad e introducir elasticidad, lo que ayudará a acomodar los cambios de volumen durante el ciclo. Este enfoque busca mejorar la estabilidad mecánica y el rendimiento de los ánodos de silicio, contribuyendo potencialmente al desarrollo de soluciones de almacenamiento de energía más duraderas y eficientes.

El TFM se desarrollará en el Instituto IMDEA Materiales que se encuentra en Tecnogetafe, un polígono tecnológico comunicado por un horario reducido de autobuses. Se recomienda comprobar compatibilidad con los horarios de clase y de transporte en caso de no tener vehículo propio.

Las principales tareas a realizar incluyen:

- Infiltración de diferentes soluciones poliméricas en los electrodos de nanohilos de silicio.
- Caracterización electroquímica de los electrodos infiltrados en half-cells en estado sólido y líquido.
- Caracterización microestructural con diferentes técnicas como SEM o Raman de las muestras originales e infiltradas.
- Tratamiento y análisis de datos. Se espera que el trabajo conlleve un mínimo de 20 h/semana si el estudiante debe seguir asistiendo a clases de máster.

Referencias:

McDowell, M. T., Lee, S. W., Nix, W. D., & Cui, Y. (2013). Advanced materials, 25(36), 4966-4985.
Sánchez Ahijón, E., Pendashteh, A., & Vilatela, J. J. Batteries & Supercaps, e202400292.
Metodología: La alta capacidad del Silicio (3579 mAh/g) lo hace un candidato excelente para hacer las baterías de alta capacidad tan necesarias. En IMDEA Materiales el alumno tendrá la oportunidad de trabajar con los nanohilos de Si producidos por la spin-off Floatech especializada en los mismos. Además, trabajará en un ambiente multicultural y siempre dispuesto a ayudar, con facilidades para usar potenciostatos y otros equipos.
Perfil del/la estudiante: Se recomienda tener un Grado en Química, Física o Ciencia de Materiales y un conocimiento experimental básico de electroquímica.

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) 10 propuestas

Desarrollo de catalizadores para la producción de combustible sintético metanol a partir de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Rufino Manuel Navarro Yerga · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Noelia Mota Toledo · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Se denomina metanol verde a aquel que se produce de forma renovable a partir de hidrógeno verde y de CO2 procedente de la atmosfera. El metanol verde puede utilizarse en muchas aplicaciones industriales y como combustible sintético líquido plantea una alternativa prometedora al combustible fósil en áreas con un gran desafío de descarbonización como es el transporte marítimo. En este marco, el objetivo global del proyecto es la investigación y desarrollo de una nueva generación de catalizadores con mayor actividad y selectividad para la síntesis de metanol a partir de CO2. Los objetivos específicos de las actividades a realizar en el TFM incluirán: preparación de catalizadores, caracterización fisicoquímica detallada de catalizadores y, determinación de la actividad de los catalizadores preparados en la reacción de síntesis de metanol a partir de CO2. El TFM ofrecerá una formación que permitirá tener capacitación para abordar tareas y actividades de investigación relacionados con la catálisis aplicada en energía y combustibles renovables. Específicamente, el programa permitirá adquirir conocimientos básicos y prácticos en preparación de catalizadores, en las técnicas más habituales de caracterización de materiales y catalizadores, para la medida de la actividad catalítica a nivel de laboratorio (uso de reactores y medios analíticos) y, habilidad para desarrollar tareas en laboratorios así como la puesta en práctica de proyectos de investigación.
Metodología: El objetivo principal del TFM propuesto es conseguir una formación práctica que permita la planificación y ejecución de proyectos científico-técnicos en el campo de la catálisis aplicada a temas directamente relacionados con la energía y sostenibilidad. Específicamente, el TFM planteado persigue conseguir se adquieran las siguientes competencias : capacidad para poner en práctica proyectos de investigación y desarrollo novedosos e innovadores, trabajar tanto en equipo como de manera autónoma en un contexto multidisciplinar y capacidad de comunicación con la comunidad científica y técnica.
Perfil del/la estudiante: Madrid

Desarrollo de fotoelectrocatalizadores basados en óxidos mixtos para la producción de hidrógeno Experimental

Tutor/a principal: Álvaro Tolosana · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Miguel Antonio Peña · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Síntesis y estudio de fotoe-electrocatalizadores basados en óxidos mixtos, perovskitas principalmente, y evaluar su actividad fotoelectroquímica para su aplicación en celdas fotoelectrocatalíticas para la producción de hidrógeno. Se sintetizarán mediante diferentes metodologías para reducir el tamaño de partícula y aumentar el área superficial. Para ello, el estudiante comenzará con la síntesis de catalizadores basados en titanio y wolframio y los caracterizará por diversas técnicas. Por último, la estudiante realizará las medidas foto-electroquímicas para evaluar la actividad y durabilidad de los catalizadores en reacción. Tareas a realizar: Síntesis de los fotocatalizadores mediante métodos sol-gel, caracterización por DRX, isotermas de adsorción/desorción de N2, TEM y XPS de las muestras iniciales y post morten, medida de la actividad en una celda foto-electrocatalítica para llevar a cabo la descomposición del agua y evaluar la durabilidad.
Perfil del/la estudiante: Con conocimiento de química-física, preferiblemente en catálisis y electroquímica

Desarrollo de un electrolizador para la conversión electroquímica selectiva de CO2 a productos multicarbono (C2+) Experimental

Tutor/a principal: María Victoria Martínez Huerta · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Pablo Arévalo Cid
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El impacto negativo de las emisiones de CO2 sobre el clima ha motivado una transición progresiva de un escenario energético global fuertemente dependiente de los combustibles fósiles a otro basado en fuentes de energía renovables y ambientalmente limpias. Entre las distintas estrategias para reducir el CO2, la utilización de CO2 para la obtención de productos de mayor valor añadido es una de las más interesantes. El principal objetivo de este trabajo de investigación es la construcción de un electrolizador de CO2 basado en electrocatalizadores nanoestructurados activos en las reacciones involucradas en un sistema de conversión electroquímica de CO2. Se llevará a cabo la optimización de los catalizadores para la conversión selectiva a productos oxigenados o hidrocarburos multicarbono (C2+), preferentemente etileno y etanol. Para este propósito se desarrollará y optimizará un ensamblaje de electrodos/membrana (MEA). El conjunto MEA completo comprende la capa catalítica del cátodo/ánodo y el electrolito sólido, una membrana polimérica de intercambio aniónico. Se evaluarán diferentes parámetros de fabricación, como la composición y dispersión de la tinta catalítica sobre los electrodos de difusión de gases, el tiempo de prensado, la temperatura, la presión y la compresión del MEA. La evaluación de los MEAs se realizará en un cromatógrafo de gases conectado en línea y monitorizado mediante un potenciostato. Se medirá su actividad, selectividad y durabilidad bajo diferentes condiciones de operación (composición del gas de alimentación, temperatura, humedad relativa, presencia de impurezas, etc.) y utilizando técnicas electroquímicas (voltamperometría cíclica, curvas de polarización en estado estacionario, impedancia, etc.).
Perfil del/la estudiante: Ingeniería Química o Químicas

Elucidación de la fase activa de nuevos catalizadores para la electrólisis de agua mediante el uso de técnicas de caracterización espectro-electroquímicas Experimental

Tutor/a principal: María Victoria Martínez Huerta · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Pablo Arévalo Cid
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: La electrólisis del agua para generar hidrógeno verde utilizando fuentes de energías renovables ha sido uno de los principales retos de investigación de los últimos años por su importancia en sistemas de almacenamiento y conversión de energía limpia. En este proceso, la reacción de evolución de oxígeno (OER) que tiene lugar en el ánodo, representa la mayor parte de las pérdidas de energía de un electrolizador. Recientemente, se ha descubierto que los (oxi)hidróxidos de MFe (M=Ni, Co) son también las fases activas comunes de otros catalizadores muy activos como las perovskitas, espinelas, fosfuros, etc, propensos a la hidrólisis y oxidación en condiciones de la OER. Es por ello, que el presente trabajo de investigación tratará de elucidar la naturaleza de los centros activos responsables de la OER y como se forman estas fases activas durante el proceso electroquímico. Para ello, previamente se obtendrá información estructural, química y morfológica de nuevos catalizadores basados en (oxi)hidróxidos metálicos, antes y después de las medidas electroquímicas. Se utilizarán técnicas disponibles en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica como son XRD, análisis químico, BET, XPS, SEM y TEM, así como una caracterización electroquímica de los catalizadores en las reacciones involucradas en una pila de combustible o un electrolizador. Por otro lado, se llevará cabo el estudio de electrocatalizadores utilizando una técnica no convencional espectro-electroquímica como es la espectroscopía Raman in situ que combine resultados espectroscópicos con electroquímicos y que nos ayuden a identificar la naturaleza de los centros activos responsables de las reacciones electrocatalíticas.
Perfil del/la estudiante: Químicas o Ingeniería Química

Síntesis y Caracterización de Perovskitas Seleccionadas por IA para la Producción de Hidrógeno mediante Ciclos Termoquímicos Experimental

Tutor/a principal: Alberto de la Calle Alonso · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Los ciclos termoquímicos representan una de las rutas más prometedoras para la conversión eficiente de energía solar en hidrógeno, superando a otras alternativas gracias a su alto rendimiento teórico. Estos están basados en dos reacciones. La primera consiste en la reducción térmica de un óxido metálico liberando parte del oxígeno contenido en su red cristalina. La segunda es la re-oxidación de este óxido metálico parcialmente reducido con agua liberando el hidrógeno. Estas dos reacciones se pueden ciclar ya que óxido metálico no se consume en las reacciones. Entre todos los óxidos metálicos estudiados, los que tienen una estructura de perosvkita (ABO₃) son los más prometedores ya que pueden diseñarse a medida de la reacción. Sin embargo, la cantidad de configuraciones posibles hace difícil el descubrimiento de nuevos materiales que sean mejores que los actuales. Por ello, el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC ha desarrollado una herramienta de inteligencia artificial que selecciona las configuraciones más prometedoras basándose en criterios de entalpía y entropía de las reacciones. En este proyecto, se sintetizarán estas perovskitas complejas (dopadas en las posiciones A y B) utilizando un método de Pechini modificado. Posteriormente se caracterizarán mediante diversas técnicas, incluyendo difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y análisis termogravimétrico (TGA).
Metodología: Bibliografía recomendada: A. Bayon, A. de la Calle, K. K. Ghose, A. Page, and R. McNaughton, “Experimental, computational and thermodynamic studies in perovskites metal oxides for thermochemical fuel production: A review,” Int. J. Hydrogen Energy, vol. 45, no. 23, pp. 12653–12679, Apr. 2020, doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.02.126.
Perfil del/la estudiante: químico, ingeniero químico, ciencias experimentales

Catalizadores bimetálicos para la reducción de dióxido de carbono a monóxido de carbono con hidrógeno Experimental

Tutor/a principal: Belén Bachiller Baeza · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Consuelo Alvarez Galván · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: La reacción inversa de desplazamiento de gas de agua (CO2 + H2 -> CO + H2O, RWGS, Reverse Water-Gas Shift) es uno de los procesos más prometedores para la valorización de CO2, ya que constituye la primera etapa en la producción de compuestos químicos y combustibles a partir de gas de síntesis. El TFM abordará el desarrollo de catalizadores basados en nanopartículas bimetálicas soportadas sobre óxido de cerio dopado con La, para la reducción catalítica de dióxido de carbono a monóxido de carbono con hidrógeno (RWGS). Los catalizadores se prepararán por distintos métodos, estudiando la influencia de diversos aspectos, tales como la naturaleza de los metales y su estequiometría en el bimetálico, así como la formación de aleaciones e intermetálicos. Los catalizadores frescos y tras reacción se caracterizarán por difracción de rayos X, quimisorción por pulsos, espectroscopía Raman, XPS y microscopía electrónica de transmisión. Los ensayos de actividad catalítica se llevarán a cabo en un rector de lecho fijo, analizando los productos de reacción por Cromatografía de Gases.
Perfil del/la estudiante: Químico, Ingeniero

Desarrollo y fabricación de semiceldas solares de perovskita. Experimental

Tutor/a principal: Marisol Faraldos Izquierdo · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Las energías renovables necesitan mejorar su rendimiento y disminuir los costes de producción y explotación para ser competitivas y suponer una alternativa real en las sociedades actuales, donde la búsqueda de dispositivos energéticos más ecológicos y sostenibles se impone. La energía fotovoltaica se ha impuesto en la sociedad tanto a nivel industrial como doméstico, en entornos urbanos y rurales.
El desarrollo de las celdas solares de silicio ha alcanzado prácticamente el máximo de eficiencia y es necesario buscar formulaciones y diseños alternativos que permitan seguir avanzando en esta tecnología. Las celdas solares de nueva generación surgen ante la necesidad de buscar composiciones estables y eficientes capaces de mejorar los rendimientos, durabilidad, costes y reciclaje de los actuales dispositivos de silicio.
Este proyecto propone el desarrollo de recubrimientos multicapa de láminas delgadas, con funcionalidades específicas, basados en perovskita como material fotoactivo. El objetivo es fabricar por un procedimiento sostenible, celdas solares eficientes, estables y de larga durabilidad
Tareas a realizar:
- Síntesis de materiales fotoactivos mediante procedimiento libre de solventes.
- Caracterización físico-química: propiedades ópticas, electrónicas, químicas, y texturales.
- Preparación de recubrimientos sobre soporte conductor (FTO), mediante técnicas de dip-coating, o electrodeposición. Optimización de viscosidad de la suspensión y velocidad, o voltaje-corriente, respectivamente.
- Microscopía electrónica de barrido (SEM). Morfología y topología de fotoelectrodos.
- Caracterización foto-electro-química (voltametría, cronoamperometría, espectroscopía de impedancia).
- Análisis y discusión de los resultados para mejorar el diseño.
- Presentación de los resultados y discusión con el grupo de investigación.
- Redacción de la memoria.
Metodología: Persona creativa, autónoma, con iniciativa y habilidades manuales.
Perfil del/la estudiante: Conocimientos de química, física, ingeniería de materiales, electroquímica, o análogos.

Síntesis de e-fuels mediante foto-electro-reducción de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Marisol Faraldos Izquierdo · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El aumento de los gases de efecto invernadero a causa del consumo de los combustibles fósiles ha impulsado el establecimiento de medidas paliativas, así como el auge en la investigación de procesos industriales capaces de aprovechar dichos gases nocivos para su transformación en compuestos de alto valor añadido. En este proyecto se propone como objetivo la foto-electro-reducción del dióxido de carbono como un proceso sostenible que utiliza radiación solar para valorizar el CO2 a e-combustibles.
Tareas a realizar:
- Preparación de fotocatalizadores: TiO2, g-C3N4, Cu2O
- Caracterización físico-química de los fotocatalizadores para determinar sus propiedades ópticas, electrónicas, químicas y texturales.
- Deposición de los fotocatalizadores sobre FTO: dip-coating o deposición electroforética.
- Ensamblaje de fotoelectrocatalizadores multifásicos: TiO2/g-C3N4, TiO2/Cu2O, inclusión de MOFs
- Caracterización foto-electro-química de los fotoelectrodos: voltametría cíclica (CV), cronoamperometría (CA), espectroscopía de impedancia electroquímica (IES): i) Estudio del comportamiento redox del sistema fotocatalítico, ii) Definición del voltaje de reacción, iii) Interfases de transferencia de electrones.
- Reducción fotoelectrocatalítica de CO2: A) Optimización de: i) Electrolito, medio de reacción, ii) pH, iii) Carga de catalizador. B) Reacciones de referencia: en ausencia de fotocatalizador, en ausencia de voltaje, en ausencia de radiación. C) Cinética, velocidad de reacción. D) Cálculo de conversión, selectividad de productos.
- Análisis de los productos de reacción gases y líquido volátiles mediante Cromatografía de Gases (GC).
- Análisis y discusión de los resultados para mejorar el diseño.
- Presentación de los resultados y discusión con el grupo de investigación.
- Redacción de la memoria.
Metodología: Persona autónoma, con iniciativa.
Perfil del/la estudiante: Conocimientos de química, electroquímica, o análogos.

Diseño computacional de catalizadores de óxido metálico asistido por aprendizaje automático para una química sostenible Teórico

Tutor/a principal: Pablo Lustemberg · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Cantoblanco, Madrid)
Descripción: Esta propuesta se centra en el diseño y la caracterización de catalizadores metal-óxido para reacciones clave de la industria química, con el objetivo de convertir gases de efecto invernadero, como el metano (CH₄) y el dióxido de carbono (CO₂), en fuentes de energía verde. Estas reacciones, como la conversión de CO₂ a combustibles o la descomposición de CH₄, son cruciales para mitigar el cambio climático y reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

Sin embargo, para hacer estos procesos más eficientes y viables a gran escala, se necesita un avance significativo en el diseño de catalizadores. Una comprensión más profunda de las interacciones moleculares que ocurren en la superficie de los catalizadores es esencial para optimizar su rendimiento. Por lo tanto, esta investigación empleará cálculos ab initio, en particular la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT), que permitirá un estudio detallado a nivel atómico de los mecanismos de reacción y las propiedades electrónicas de los catalizadores. Los cálculos DFT proporcionarán información valiosa sobre los estados de transición y las energías de activación involucradas, ayudando a identificar sitios activos óptimos para reacciones específicas. Además, para acelerar el proceso de diseño se utilizarán técnicas de aprendizaje automático. Estas herramientas permitirán acelerar los resultados teóricos a bajo coste computacional, facilitando la predicción de la actividad catalítica y la selectividad de los materiales de una manera más rápida y eficiente que los métodos tradicionales.
Perfil del/la estudiante: Graduado de Química, Física o carreras afines

Desarrollo de electrocatalizadores para la producción de H2O2 Experimental

Tutor/a principal: Álvaro Tolosana · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Miguel Antonio Peña · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — Marie Curie, 2 (Madrid)
Descripción: Síntesis y caracterización de electrodos avanzados para electrolizadores de membrana polimérica. El objetivo del trabajo es la síntesis y caracterización de catalizadores avanzados para la ORR con una elevada selectivadad para llevar a cabo la electrosíntesis de H2O2 sin Ag ni metales nobles. El estudiante se familiarizará con la síntesis de dichos materiales, su caracterización (XRD, XPS, TEM, etc.) y la medida de actividad catalítica para la reacción de reducción de oxígeno mediante técnicas eletroquímicas.
Perfil del/la estudiante: Con conocimiento de química-física, especialmente de catálisis y electroquímica

Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) 5 propuestas

Nuevas membranas híbridas orgánico-inorgánicas alcalinas para Pilas de Combustible y Electrolizadores de Agua de baja temperatura Experimental

Tutor/a principal: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las tareas a desarrollar se enmarcan en un proyecto de un Plan Nacional que ha comenzado el pasado 1 de septiembre y que se centra en el desarrollo de nuevas membranas alcalinas que mejoren las prestaciones de las actuales. Las pilas de combustible y electrolizadores de agua basados en membranas alcalinas no son comercializables en estos momentos debido a la baja estabilidad química y térmica de las membranas. Sin embargo, estos dispositivos son muy prometedores debido a que pueden utilizar catalizadores basados en metales de transición evitando el uso de metales nobles como el platino y el iridio. Las tareas concretas del estudiante de máster se centran en la síntesis de las membranas híbridas en el laboratorio combinando monómeros y síntesis sol-gel, su caracterización estructural (microscopia eléctrónica, análisis termogravimétrico, espectroscopías IR y Raman) y caracterización electroquímica preliminar (conductividad y medida en pila de combustible /electrolizador).
Perfil del/la estudiante: Químico, Ingeniero, Físico

Diseño de materiales sostenibles para electrodos de aire de Baterías Zn-O2 Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El interés de la investigación a largo plazo en las baterías acuosas de metal-aire de zinc ha logrado el desarrollo de baterías seguras y con densidad de energía potencialmente alta. Hoy en día, el Pt es el catalizador más utilizado para ORR (reacción de reducción de oxígeno) en baterías de metal-aire. Este amplio uso del Pt como catalizador evita la aplicación de baterías de Zinc metal-aire a escala industrial debido al elevado precio y escasez de los componentes. Debido a estas deficiencias, la investigación de catalizadores alternativos se ha convertido en un tema de interés mundial. Una alternativa es el uso de metales de transición en lugar del metal Pt. El empleo de metales de transición se basa en la obtención de óxidos y nitruros de este metal de transición debido a su relativa abundancia y bajo coste y la capacidad de actuar como catalizador bifuncional para la ORR y OER (reacción de evolución de oxígeno). Este trabajo propone la síntesis vía método Sol-gel combinada por surfactantes y urea para obtener catalizadores en los que se incorporen C y N. A través de la optimización de los parámetros de procesamiento y su deposición sobre sustratos de espuma de Ni, los electrodos se caracterizan tanto estructural como electroquímicamente y se evalúan además en una batería para comprobar su desempaño electroquímico real. El trabajo desarrollo, la síntesis, el procesamiento para evaluar un material en una aplicación energética real.
Metodología: El ICV-CSIC se encuentra a 10 min a pie de la Facultad de Ciencias en el Campus de Cantoblanco. El TFM se realizará preferentemente por la mañana, al menos las 4 primeras semanas hasta que el estudiante sea autónonomo en el laboratorio.
Perfil del/la estudiante: Química; Fisica; Ingeniería de materiales; dobles grados en energía

Síntesis de electrolitos solidos inorgánicos, monitoreo de la reacción de Li2S-P4S10 en solventes mediante espectroscopia Raman in situ Experimental

Tutor/a principal: Nataly Carolina Rosero Navarro · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (MADRID)
Descripción: Los sistemas electrolíticos de estado sólido Li2S-P4S10 (LPS) son uno de los electrolitos más prometedores para las baterías de iones de litio de estado sólido, debido a sus óptimas propiedades electroquímicas y mecánicas. La síntesis de electrolitos LPS generalmente se logra mediante reacciones en estado sólido; sin embargo, más recientemente, las técnicas de síntesis basadas en sólidos han ofrecido tiempos de reacción más rápidos y procesos de temperatura más baja. Aunque las técnicas de síntesis basadas en soluciones han demostrado ser efectivas para sintetizar electrolitos de LPS, las reacciones químicas no se comprenden bien. Este proyecto tiene como objetivo comprender mejor el mecanismo de reacción y la cinética de la síntesis de LPS en disolvente mediante el seguimiento del progreso de la reacción de LPS en solventes a diversas temperaturas utilizando la asistencia de irradiación de microondas y espectroscopía Raman in situ. La información generada de esta investigación pretende establecer mecanismo de reacción y asociarlos al diseño inteligente de electrolitos sólidos.

Preparación de electrodos de silicio para baterías de estado solido Experimental

Tutor/a principal: Nataly Carolina Rosero Navarro · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (MADRID)
Descripción: Proyecto bajo el marco del proyecto nacional ELISA (ref. CNS2023-145494) El desarrollo de sociedades más sostenibles se ha convertido en un objetivo urgente en todo el mundo. Las baterías eléctricas son una de las tecnologías de almacenamiento de energía más importantes. El proyecto tiene como objetivo diseñar una nueva generación de electrolitos sólidos de sulfuro mediante el control del proceso de síntesis por fase líquida y que pueda usarse también como material soporte para la preparación de electrodos. Específicamente, se preparan electrodos de silicio de alta densidad energética.
Los objetivos generales son: (1) Establecer nuevas rutas químicas y rutas de reacción para la síntesis de electrolitos de sulfuro mediante el proceso en fase líquida; (2) Sintetizar una nueva composición de electrolitos sólidos de sulfuro mediante la modificación del marco aniónico y el contenido de litio en sistemas binarios y ternarios; (3) Estudiar el efecto de diversos aditivos (conductores y no conductores) sobre las propiedades fisicoquímicas y electroquímicas de los electrolitos sólidos de sulfuro; y (4) Generar información relevante del comportamiento electroquímico de electrolitos de sulfuro y electrodos compuestos.

Electrolitos solidos de microestructura diseñada para vehiculos electricos Experimental

Tutor/a principal: Nataly Carolina Rosero Navarro · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (MADRID)
Descripción: Proyecto bajo el marco del proyecto nacional MICROXIDE (ref. TED2021-130911B-I00), financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y por la Unión Europea “NextGenerationEU” /PRTR. El desarrollo de sociedades más sostenibles se ha convertido en un objetivo urgente en todo el mundo. Las baterías eléctricas son una de las tecnologías de almacenamiento de energía más importantes. En los últimos años, se ha investigado intensamente la fabricación de baterías de estado sólido; sin embargo, el rendimiento electroquímico estable a altas densidades de corriente sigue siendo un objetivo desafiante. Este proyecto tiene como objetivo el diseño de nuevos electrolitos cerámicos de iones de litio con una microestructura que permita su aplicación en baterías de nueva generación con una carga rápida. En esta investigación, el diseño de novedosos electrolitos sólidos compuestos se realizará mediante el control de la química de los granos y los límites de los granos que forman parte del electrolito sólido. Los óxidos conductores de iones de litio de vitrocerámica nano inorgánica se proponen como nuevos modificadores de los límites de grano para generar un transporte estable de iones de litio a altas densidades de corriente. Los objetivos generales de esta investigación incluyen: (1) Sintetizar nuevos electrolitos sólidos compuestos utilizando óxidos vitrocerámicos como modificadores de los límites de grano; (2) Estudiar los mecanismos de transferencia de litio de electrolito sólido y metal litio.

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) 9 propuestas

Diseño optoelectrónico y optimización de celdas solares bifaciales basadas en perovskitas de haluro: Aplicaciones en entornos estratégicos Teórico

Tutor/a principal: Sol Carretero Palacios · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Jaime Bueno Benito
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: En una sociedad con creciente demanda energética, la producción de electricidad limpia y eficiente es crucial. Las celdas fotovoltaicas ofrecen una solución sostenible al reducir la dependencia de combustibles fósiles y minimizar el impacto ambiental. Sin embargo, persisten desafíos como los costos, la eficiencia y la integración de las instalaciones.

Las perovskitas de haluro han surgido como materiales prometedores para celdas solares de tercera generación, gracias a sus propiedades optoelectrónicas y su fabricación económica en láminas delgadas. Este proyecto se enfocará en el diseño y optimización de celdas solares bifaciales basadas en perovskitas, empleando simulaciones numéricas para aprovechar la luz incidente en ambas caras de la celda, maximizando el uso de fotones reflejados en diversos entornos.

Se estudiará la viabilidad de estas celdas en aplicaciones reales, evaluando su rendimiento en ubicaciones estratégicas como campos de cultivo, estaciones de esquí y superficies acuáticas, donde el entorno aumenta la eficiencia. Además, se compararán celdas bifaciales fijas y móviles, analizando aspectos como el ángulo de inclinación y las condiciones geográficas. El proyecto busca optimizar tanto la arquitectura como la disposición de las celdas para maximizar su eficiencia y reducir el uso de materiales.
Metodología: Este proyecto, se realizará bajo la supervisión de la ganadora del Premio a la Mejor Dirección de Tesis Novel 2023 del CSIC.
Perfil del/la estudiante: Físico/a, Ingeniero/aEl trabajo se realizará en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) en el campus de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), bajo la codirección de Sol Carretero Palacios y Jaime Bueno Benito. Se recomiendan conocimientos en computación. Parte del trabajo se podrá realizar en remoto.

Fabricación y estudio de nanogeneradores piezoeléctricos Experimental

Tutor/a principal: Bernd Wicklein · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Cristina Pascual González
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: La recolección de energía ambiental mediante nanogeneradores es un área emergente en la nanociencia para la transición ecológica y digital. Puede contribuir con energía eléctrica renovable al abastecimiento de nuestra sociedad y también a la alimentación de sensores y otros dispositivos autónomos relacionados con el internet-of-things.
En este sentido el proyecto está enmarcado en la preparación de materiales nanocomposites con propiedades piezoeléctricos que son capaces de convertir energía mecánica en electricidad. Mediante impresión 3D se preparará muestras y dispositivos más eficaces en está conversión.
El proyecto tiene aspectos experimentales como la preparación de nanopartículas sulfuro metálicas con propiedades semiconductoras y piezoeléctricas y su integración en biopolímeros aptos para la impresión 3D. Y por otro lado, el proyecto también ofrece la posibilidad de explorar simulaciones en COMSOL Multiphysics para predecir la geometría imprimida y la respuesta eléctrica obtenida.
Otro aspecto clave para garantizar una formación integral de la/el estudiante en materiales para la energía es su introducción a técnicas de caracterización de los materiales preparados (XRD, FTIR, TGA, SEM/TEM etc.) así como sus propiedades eléctricas y mecánicas. Finalmente, se integrarán las piezas imprimidas en un nanogenerador para evaluar la generación de energía en el contexto de sensores autónomos y la figura de mérito del nanogenerador.
Metodología: El proyecto está vinculado a una beca JAE-Intro remunerada (#ICMM-13) del CSIC: https://www.icmm.csic.es/en/formacion-y-empleo/jae-intro
Perfil del/la estudiante: Químico, físico

Desarrollo de películas híbridas formadas por sólidos 2D/nanoMOFs y exploración de su aplicación en transformaciones energéticas Experimental

Tutor/a principal: Javier Pérez Carvajal · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Pilar Aranda · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Durante las últimas décadas, las estructuras metal-orgánicas (MOFs) y los sólidos 2D, destacando el grafeno y sus derivados, se han erigido como plataformas ideales con impacto en un sinfín de aplicaciones. Los MOFs suelen presentar una gran superficie, considerándose materiales de alto rendimiento pero que aún muestran algunas dificultades en su procesabilidad y carecen de conductividad eléctrica. Por otro lado, los sólidos 2D se caracterizan por estar constituidos de partículas con una alta relación de aspecto, pudiéndose manipular para ser procesadas de manera que pueda alcanzarse el re-apilamiento de sus láminas en un plano para formar películas autosoportadas.

El TFM propuesto abordará la preparación de híbridos basados en materiales 2D de diferente naturaleza química y nanopartículas MOFs, así como su procesarán como películas. Se caracterizarán mediante varias técnicas espectroscópicas (FTIR, Raman, UV-vis), difracción de rayos X, microscopía electrónica (FE-SEM) y adsorción de gases. En función de sus propiedades, los materiales preparados se evaluarán en aplicaciones de conversión de energía basadas en sorción, transiciones de fase, fricción o gradiente químico.
Metodología: El TFM será tutorado también por la Dra. Pilar Aranda y será realizado en el Instituto de Ciencia de Materailes de Madrid del CSIC (ICMM-CSIC)
Perfil del/la estudiante: Grado en Quimica, Grado en Fisica, Ingenieria Quimica, Ingenieria de Materiales

Preparacion de moleculas organicas para aplicacion en dispositivos electronicos Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Carmen Munuera Lopez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: En este trabajo de fin de máster proponemos la preparación y estudio de diferentes moléculas orgánicas conjugadas de baja dimensionalidad y su posterior deposición formando películas mediante diferentes metodologías. El proyecto propuesto también implicará la utilización de dichas películas orgánicas como capa activa en dispositivos OFETs (organic field effect transistors). Para ello, el estudiante se formará desde la preparación de la molécula orgánica hasta la fabricarán de los dispositivos donde se caracterizará su movilidad, voltaje umbral y relación de corriente ON/OFF. Se combinarán estas medidas con una caracterización a escala nanométrica mediante técnicas de microscopía de campo cercano (SPM) in-operando, lo que permitirá correlacionar la estructura y morfología de la película con su rendimiento, así como proponer posibles estrategias para optimizar el dispositivo.
Perfil del/la estudiante: Quimico

Nuevos materiales ferroeléctricos libres de plomo para aplicaciones en energía: recolección frente a almacenamiento Experimental

Tutor/a principal: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Alicia Castro Lozano · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Los materiales cerámicos o poliméricos ferroeléctricos son una tecnología madura y ubicua, en investigación para tecnologías piezoeléctricas de recolección de energía (Energy Harversting en inglés). Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica para alimentar electrónica de baja potencia. Constituyen la alternativa más prometedora a las baterías en redes de sensores inalámbricos, fundamental para la resolución de los desafíos energéticos que plantea el despliegue masivo de estas redes en la industria 4.0 y la IoT. Los materiales piezoeléctricos son también uno de los componentes de los composites magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de elementos piezoeléctricos y magnetostrictivos son transductores magnetoeléctricos, capaces además de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, facilitando la recolección de energía de fuentes múltiples.

Este proyecto está concebido como una iniciación a la investigación en materiales compuestos magnetoeléctricos, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contempla el desarrollo de un nuevo material compuesto piezoeléctrico-magnetostrictivo bajo diseño, incluyendo su procesado, así como su caracterización estructural y microestructural, y de sus propiedades orientada a su aplicación en recuperación de energía a partir de vibraciones y campos magnéticos . El estudiante adquirirá capacidades en un abanico de técnicas de procesado avanzado, de caracterización estructural y microestructural (difracción de rayos X, microscopías electrónicas y de campo cercano), y de las propiedades físicas (eléctricas, magnéticas, piezoeléctricas y magnetoeléctricas) en distintas escalas.
Metodología: Posibilidad de realizar el TFM en el marco de una beca JAE-INTRO-ICMM 2024 (Plan Formativo ICMM-05). El trabajo se realizaría en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC, en el propio Campus de Excelencia UAM-CSIC. Para más información contactar con Miguel Algueró Giménez (malguero@icmm.csic.es)
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado tanto para físicos como para químicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante.

Recolección de energía piezoeléctrica con láminas delgadas de óxido flexibles Experimental

Tutor/a principal: Jesús Ricote Santamaría · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Íñigo Bretos Ullívarri · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Actualmente hay un interés creciente en el desarrollo de dispositivos de recolección de energía eficientes y de bajo coste. Los óxidos ferroeléctricos se presentan como una gran oportunidad en este ámbito ya que presentan la ventaja de poder captar energía de diferentes fuentes (mecánica, térmica, solar). Composiciones tales como el BiFeO3 se han situado como una de las mejores opciones.
Una de las configuraciones preferidas para dispositivos de recolección de energía a partir de múltiples fuentes (multisource energy harvesting) son las micropalancas, lo que requiere el depósito del material sobre un substrato flexible. Desafortunadamente, los materiales plásticos no soportan las altas temperaturas que requiere la cristalización de los óxidos metálicos. Esto se puede resolver a través de la aplicación de estrategias que favorecen la cristalización a bajas temperaturas de estos óxidos, o bien, de la búsqueda de substratos alternativos. En nuestro grupo de investigación trabajamos en ambas alternativas.
En este trabajo fin de máster se plantea un trabajo para explorar la segunda posibilidad: el depósito de láminas de BiFeO3 sobre substratos de mica. Además de soportar temperaturas relativamente altas, se sabe que cuando es suficientemente delgada, la mica se hace flexible. El alumno preparará láminas delgadas por depósito de disoluciones (Chemical Solution Deposition) sobre substratos de mica, que posteriormente exfoliará hasta hacerlos flexibles. La carga eléctrica generada mediante flexión (por efecto piezoeléctrico), calentamiento (efecto piroeléctrico) e iluminación (efecto fotoeléctrico) se medirán en un prototipo de dispositivo que se elaborará en este trabajo.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física, Ingeniería de Materiales

Materiales híbridos magnetoeléctricos para dispositivos flexibles de recolección de energía Experimental

Tutor/a principal: Harvey Amorín González · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — Calle Sor Juana Inés de la Cruz 3 (Madrid)
Descripción: Los materiales poliméricos ferroeléctricos son una tecnología madura, en investigación para tecnologías piezoeléctricas de recolección de energía (Energy Harversting en inglés) con aplicación en dispositivos flexibles autónomos. Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica para alimentar electrónica de baja potencia. Constituyen la alternativa más prometedora a las baterías en electrónica conformable (wearable electronics) y dispositivos bioimplantados. Los polímeros piezoeléctricos son también las matrices electroactivas de los composites híbridos magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de partículas inorgánicas magnetostrictivas embebidas en la matriz son transductores, capaces además de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, permitiendo además la recolección simultánea de vibraciones mecánicas.

Este proyecto está concebido como una iniciación a la investigación en materiales híbridos magnetoeléctricos, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contempla el desarrollo de un nuevo material híbrido piezoeléctrico-magnetostrictivo basado en ácido poliláctico y un óxido magnético bajo diseño, incluyendo su preparación por técnicas de fabricación aditiva, así como su caracterización estructural y microestructural, y de sus propiedades. El estudiante adquirirá capacidades en un abanico de técnicas de impresión 3D, de caracterización estructural y microestructural (difracción de rayos X, microscopías electrónicas y de campo cercano), y de las propiedades físicas (eléctricas, magnéticas, piezoeléctricas y magnetoeléctricas) en distintas escalas.
Metodología: El trabajo se realizará en su totalidad en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC, en el propio Campus de Excelencia UAM-CSIC.
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado para un estudiante con el grado de química. Apalabrado con Evelyn Garavito Espinosa

Síntesis en fase gas de nanopartículas de aleacion de alta entropía FeCrMnCoPt Experimental

Tutor/a principal: Yves Huttel · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Lidia Martínez Orellana · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — c/ Sor juana Inés de la Cruz, 3 (Madrid)
Descripción: Las nanopartículas (NPs) multimetálicas son de gran interés para aplicaciones como la catálisis o almacenamiento de energía. Las NPs de aleaciones de alta entropía (High Entropy Alloys-HEA) son sistemas equiatómicos de 5 o mas elementos que pueden cristalizar como una sola fase, a pesar de contener múltiples elementos con diferentes estructuras cristalinas.
Hasta ahora, las HEA se han estudiado mayoritariamente como material en volumen o lámina delgada, y los pocos estudios que hay de NPs son fabricadas por vía química. En ese contexto, la síntesis en fase gas de NPs HEA aparece como una alternativa muy prometedora, ya que este método permite la fabricación fuera del equilibrio termodinámico sin la restricción de los potenciales de oxidorreducción.
En este TFM se propone la fabricación de NPs HEA de FeCrMnCoPt en condiciones de ultra alto vacío, usando una fuente de nanopartículas (método físico).
La persona candidata se formará en técnicas de fabricación y caracterización mediante diferentes técnicas (AFM, XPS, TEM, SQUID,…)
Perfil del/la estudiante: Grado en Física

Membranas zeolíticas como electrolitos sólidos para baterías Experimental

Tutor/a principal: Miguel Angel Camblor Fernández · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Ricardo Jiménez Riobóo · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — c/ sor Juana Inés de la Cruz, 3 (Madrid)
Descripción: Este proyecto pretende introducir al alumno en la investigación científica a través de las zeolitas y sus posibles aplicaciones. Las zeolitas son materiales cristalinos microporosos con estructuras fascinantes y amplias aplicaciones. Estos materiales cristalinos no sólo son esenciales en catálisis, sino que también desempeñan un papel crucial en la separación y purificación de gases, así como en procesos de intercambio catiónico. Pero también se ha planteado el uso de membranas zeolíticas como electrolitos sólidos para baterías.

Un estudio reciente [Chi et al., Nature, 592, 2021, 551-557] ha reportado la preparación de una membrana de zeolita X sobre una malla de acero inoxidable recubierta de nanotubos de carbono, tratada con plasma para hacerla hidrófila. El proyecto pretende explorar nuevas posibilidades para mejorar estas pilas, desde investigar diferentes soportes hasta probar otras zeolitas, tratamientos y configuraciones de dispositivos, tratando de mejorar el rendimiento.

La investigación no sólo abordará la preparación de membranas zeolíticas, sino que también requerirá su caracterización fisicoquímica y electroquímica mediante diversas técnicas de alto valor formativo (espectroscopia de impedancia electroquímica, difracción de rayos X, resonancia magnética nuclear de ángulo mágico, espectroscopia infrarroja). Además, se evaluará su potencial como componentes clave en baterías de estado sólido.
Perfil del/la estudiante: Químico

Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) 2 propuestas

Fabricación de materiales nanoestructurados para su utilización como enfriadores radiativos Experimental

Tutor/a principal: Cristina Vicente Manzano · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Cristina Vicente Manzano · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos)
Descripción: El trabajo de fin de máster propuesto se basa en el desarrollo de dispositivos enfriadores radiativos para el ahorro de energía. Este trabajo de fin de máster se basa en la fabricación y caracterización de distintas nanoestructuras para aplicarse como enfriadores radiativos. El enfriamiento radiativo es el proceso por el cual un cuerpo pierde calor por radiación térmica, de modo que aprovecha el frío extremo del espacio exterior para enfriar el planeta, y a su vez puede enviar radiación de la luz solar hacia el vacío del espacio. El objetivo general de este trabajo de fin de máster es abordar distintos aspectos que permitan obtener materiales nanoestructurados con valores récord de enfriamiento radiativo mediante la utilización de reflectores de Bragg. En concreto, se planea la fabricación de este tipo de nanoestructuras mediante una técnica de fabricación económica y fácilmente escalable a la industria. Los materiales obtenidos serán caracterizados a nivel estructural, morfológico, y sus propiedades ópticas tanto en el visible como en el infrarrojo de distintas nanoestructuras con el fin de utilizarlos como enfriadores radiativos. En segundo lugar, se caracterizarán sus propiedades como enfriadores radiativos, temperatura máxima de enfriamiento y potencia máxima de enfriamiento, con un simulador solar y controlando las condiciones atmosféricas con la ayuda de una estación atmosférica. El candidato en cuestión obtendrá conocimientos en cuando a la fabricación y caracterización de distintas nanoestructuras para el ahorro de energía mediante la disminución de la temperatura. https://finder.imn-cnm.csic.es/
Perfil del/la estudiante: físico, químico o ingeniero

Optimización y Caracterización de Generadores Termoeléctricos Flexibles Nano-estructurados para la Recuperación Energética Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos)
Descripción: El grupo FINDER (Functional Nanostructured Devices for Energy Recovering) del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) busca estudiantes de máster interesados en la investigación de materiales termoeléctricos para la recuperación de energía. En este aspecto, ofrecen una alternativa muy interesante para alimentar dispositivos tales como sensores que se alimenten con el calor residual emitido por el cuerpo. El principal problema que tienen estos generadores es la baja eficiencia de los materiales tradicionalmente usados, ya que ésta depende de propiedades intrínsecas del material. Sin embargo, con la llegada de la nanotecnología, se está consiguiendo aumentar esta eficiencia desarrollando materiales nano-estructurados.

El trabajo se centrará en la optimización de sistemas experimentales para medir la eficiencia de dispositivos flexibles basados en material nano-estructurado para aprovechamiento del calor humano en distintas condiciones de utilización. Además, se aprenderá a utilizar el software COMSOL MULTIPHYSICS para realizar simulaciones del sistema y proponer optimizaciones. Se ofrece la oportunidad de trabajar en un equipo puntero con acceso a tecnología avanzada en nuestras instalaciones en Tres Cantos, Madrid, desarrollando habilidades en caracterización de materiales y simulación de dispositivos energéticos.
Metodología: Se le formará tanto en la caracterización como en el software de simulación. El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC), Tres Cantos. Hay transporte directo desde la UAM a nuestro instituto. Estudiantes de años anteriores han realizado su TFM con nosotros y han
podido compatibilizarlo con las clases del máster sin problema.
Perfil del/la estudiante: Físico, Ingeniero, Químico...

Instituto de Óptica-CSIC 1 propuesta

Fabricación y caracterización de láminas delgadas de Sb2S3 para aplicaciones fotovoltaicas Experimental

Tutor/a principal: Raquel Caballero Mesa · Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Óptica-CSIC — Calle Serrano 121 (Madrid)
Descripción: Uno de los materiales que está atrayendo un gran interés en los últimos años para ser utilizado como absorbente de células solares de lámina delgada es el Sb2(S,Se)3 ya que está constituido por materiales abundantes en la corteza terrestre y de baja toxicidad. Dicho material posee una estructura cristalina de menor dimensión 1D, presenta un alto coeficiente de absorción y una energía de banda prohibida Eg ajustable según la relación S/Se. La completa sustitución de Se por S permite aumentar Eg hasta 1.8 eV, haciéndolo muy atractivo para células semitransparentes y como célula superior de un dispositivo tándem o multiunión. El objetivo de este trabajo es el crecimiento y caracterización de láminas delgadas de Sb2S3. Para ello el estudiante se verá implicado en el crecimiento del calcogenuro mediante depósito por transporte de vapor (VTD). Se estudiarán distintos parámetros de crecimiento, tales como la temperatura, distancia fuente-sustrato, tiempo a la máxima temperatura, etc, que lleven a las mejores propiedades para poder utilizarlo como absorbente del dispositivo fotovoltaico. Las láminas delgadas se depositarán sobre sustratos opacos, Mo/vidrio, y transparentes como FTO. Se estudiarán las propiedades composicionales, morfológicas, estructurales y ópticas mediante el análisis de las medidas de SEM, GI-XRD, EDX y transmitancia y reflectancia. Se investigará los parámetros de crecimiento y el tipo de sustrato utilizado sobre la orientación del Sb2S3, siendo muy importante para tener un transporte efectivo de portadores debido a la anisotropía del material. Finalmente, se espera poder integrar el material en una célula solar.
Metodología: El trabajo de TFM sigue la temática de un proyecto europeo que comienza a finales de 2024, siendo muy interesante el ambiente internacional en el laboratorio para la formación de los estudiantes.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física, Química, Ingeniería de Materiales

Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT 4 propuestas

Estimación de Señales del Plasma Mediante Técnicas de Inteligencia Artificial Teórico

Tutor/a principal: Giuseppe Rattá Gutiérrez · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Estimation of Plasma Signals Through Artificial Intelligence Techniques

Introduction
Magnetically confined nuclear fusion devices depend critically on diagnostic systems to measure key plasma parameters such as line density, soft X-ray radiation, and electron temperature profiles. These diagnostics are essential for device operation, control, and advancing our understanding of plasma physics. However, diagnostic failures or unavailability —due to technical issues or maintenance— can compromise device performance and hinder experimental progress.
This thesis aims to leverage next-generation artificial intelligence techniques to estimate missing diagnostic signals using available plasma parameters. By developing accurate synthetic signals, the project seeks to enhance the reliability and functionality of fusion devices, ensuring continuous operation and contributing to the advancement of fusion research.
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Objectives
• Understand Fusion Fundamentals: Acquire a basic understanding of magnetically confined fusion and the role of plasma diagnostics in device operation and control.
• Apply Advanced AI Techniques: Use state-of-the-art machine learning algorithms to model plasma behaviour and estimate missing diagnostic signals accurately.
• Develop a Robust Estimation Framework: Create a reliable computational framework capable of generating synthetic plasma signals in real-time.
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Benefits
• Professional Growth: Gain foundational knowledge in fusion technology, plasma diagnostics, and artificial intelligence, positioning yourself for advanced research opportunities.
• Research Contribution: Contribute to cutting-edge fusion research with the potential for significant impact on the field.
• Academic Advancement: Establish a strong foundation for pursuing further studies toward a Ph.D.
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Note: This project offers a unique opportunity to intersect the fields of nuclear fusion and artificial intelligence, addressing critical challenges in plasma diagnostics. Successful completion could significantly enhance diagnostic reliability in fusion devices and pave the way for future technological advancements.
Perfil del/la estudiante: Bachelor’s degree in Physics, Engineering, Computer Science, or a related field. Programing skills (preferably Python or Matlab) are a plus

Técnicas avanzas de fabricación aditiva en materiales de interés energético Experimental

Tutor/a principal: Edgar Leon Gutierrez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Rebeca Hernández Pascual · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La fabricación aditiva ha adquirido en los últimos tiempos un gran protagonismo en la obtención de materiales de todo tipo. Las técnicas más avanzadas permiten incluso la obtención de materiales con propiedades mejoradas respecto a los métodos tradicionales además de permitir geometrías mucho más complejas.

Los materiales utilizados en energía, en especial para energía de fusión y fisión, requieren de unas prestaciones extraordinariamente exigentes tanto desde el punto de vista de resistencia mecánica, disipación de altos flujos de calor, resistencia a la radiación…

En este trabajo, se trabajará con aleaciones de Cobre para aplicaciones en alto flujo de calor obtenidas a partir de fabricación aditiva para su utilización en componentes de reactores de fusión. En esta fase del proyecto se aplicarán métodos de cribaje rápido para la optimización de parámetros de fabricación y se utilizarán técnicas de caracterización mecánica y microestructural para la determinación propiedades de las aleaciones obtenidas.

El objetivo principal es consolidar y validar una metodología para la fabricación de dichos materiales y generar datos para nutrir sistemas de inteligencia artificial capaces de automatizar estos procesos de diseño y desarrollo de nuevos materiales.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero/a, Físico/a o afines

Análisis de plasmoides con contenido de metal líquido (estaño y/o litio) y experimentación asociada en la instalación OLMAT Experimental

Tutor/a principal: Alfonso de Castro · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Uno de los principales desafíos tecnológicos en el desarrollo de la fusión es el desarrollo de componentes interiores del reactor en contacto con plasma. Los elevados flujos térmicos nominales y transitorios esperados desafían las capacidades de materiales sólidos convencionales como el tungsteno. Por ello, como alternativa, han surgido los llamados Liquid-Metal Plasma Facing Components. En ellos una capa con metal de bajo punto de fusión es confinada en la superficie de sustratos porosos de tungsteno. Su naturaleza líquida, exenta de daño permanente que caracteriza a los sólidos, busca proteger al elemento estructural y aumentar la vida útil de estos componentes cuyo reemplazamiento resulta una cuestión crítica para la viabilidad de un reactor de fusión. La instalación de alto flujo térmico OLMAT contribuye al desarrollo de estos materiales alternativos a través de la exposición de prototipos (estaño y aleación litio-estaño) a cargas térmicas de magnitud relevante comparada con las esperadas en futuros dispositivos de fusión. Durante el testeo, además se generan plasmoides que contienen una población importante de estas especies de metal líquido erosionadas durante la exposición a altas cargas térmicas. En este trabajo fin de máster se propone contribuir al análisis de estos plasmoides (Sonda de Langmuir, Espectroscopía), incluyendo además posibles trabajos relacionados con la caracterización del daño material en prototipos expuestos mediante técnicas de caracterización superficial así como experimentos auxiliares a escala laboratorio para la preparación (mojado con metal líquido, calibración térmica y caracterización de inestabilidades en la superficie líquida) de nuevos prototipos fabricados con técnicas de impresión 3D.
Perfil del/la estudiante: Físico/Ingeniero con conocimientos en análisis de datos e inquietudes experimentales

Estudio de aceros avanzados para aplicaciones como material estructural en fusión nuclear Experimental

Tutor/a principal: Nerea García Rodríguez · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Edgar Leon Gutierrez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los aceros avanzados se han convertido en componentes fundamentales para el diseño y operación segura de reactores de fusión nuclear, enfrentando condiciones extremas de temperatura, radiación y corrosión. Estos materiales deben exhibir una combinación única de resistencia mecánica, estabilidad a altas temperaturas y capacidad para soportar la intensa radiación producida durante la fusión nuclear.

El trabajo contempla el estudio a nivel microestructural y de propiedades mecánicas de aceros avanzados en condiciones relevantes de fusión, principalmente temperatura, corrosión y radiación. Para ello se va a aprovechar la experiencia de los resultados obtenidos previamente en el grupo de investigación, conocimientos disponibles y las técnicas de caracterización que posee el centro de investigación.

El objetivo es realizar una caracterización completa de un material estructural importante en la tecnología de fusión, para poder obtener resultados que se puedan comparar con otros obtenidos a partir de otros aceros avanzados o de los mismos pero fabricados por otro método. De esta forma el estudiante aprenderá las técnicas utilizadas y el método de trabajo que se lleva a cabo en los centros de investigación de materiales para fusión.
Metodología: Es un trabajo experimental con equipos que se encuentran en las instalaciones del CIEMAT, los cuáles usamos los investigadores en nuestro día a día, por lo que se va a realizar un trabajo similar al nuestro. Enseñaremos a utilizar las máquinas de ensayo y a interpretar los resultados obtenidos de los ensayos realizados.
Perfil del/la estudiante: Perfil de Ingeniería, Física o similares

Recursos estratégicos de biomasa S.L. 1 propuesta

Evaluación técnica y económica para la producción de biometano a partir de residuos agroalimentarios en España Teórico

Tutor/a principal: Jose Antonio La Cal Herrera · Recursos estratégicos de biomasa S.L.
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Recursos estratégicos de biomasa S.L. — Plaza Deán Mazas, 4, 4º A (Jaén)
Descripción: Análisis del contexto del biometano en Europa y España.
Identificación de los requisitos normativos para implementación de un proyecto de biometano en España
Evaluación técnica de sustratos y estimación de potencial de producción de biometano
Predimensionamiento técnico y emplazamiento estimado.
Estimación de CAPEX y OPEX .
Elaboración de indicadores financieros.
Evaluación de viabilidad y conclusiones finales.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero químico, químico, ingeniero en energías, ciencias ambientales, con experiencia en valorización de biomasa o digestión anaerobia.

SENER Mobility S.A. 2 propuestas

Estudio de una planta desaladora MED-TVC con almacenamiento térmico Teórico

Tutor/a principal: Jose Manuel Clamagirand Garcia · SENER Mobility S.A.
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: SENER Mobility S.A. — Calle Severo Ochoa 4 (Tres Cantos)
Descripción: La desalación actualmente se basa en sistemas de Osmosis inversa que funcionan a presiones muy altas de entre 70 a 80 bares. Estas presiones generan consumos muy altos energéticos. Clásicamente la presión posterior a la osmosis se ha recuperado con turbinas Pelton, realizando actualmente una mejora del sistema con recuperadores isentrópicos que permiten aprovecharse de la energía sobrante en presión que queda en el proceso una vez el agua ha traspasado las membranas donde se produce el proceso. Este proceso involucra la necesidad de bombas de alta presión funcionando en continuo. Otras formas de desalacion necesitan calor como son las desaladoras de destilación multiefecto MED que consumen mas energía por m3 producido.
El trabajo pretende desarrollar una desaladora de destilación multiefecto en una localización determinada, incluyendo un almacenamiento térmico asociado que consuma energía coincidiendo con las horas solares con costes de energía bajos, de tal manera que se disponga de energía calorífica para la desalacion.
En el trabajo se realizará: 1) Estudio del estado del arte respecto a Desalacion. 2) Identificación de zona de implantación 3) Diagrama conceptual DTI con las conexiones necesarias 5) Balance de masas de agua y ahorros en consumo conseguidos 5) Estimación CAPEX
Metodología: El alumno encontrara apoyo de grandes expertos del mundo hidráulico para crear circuitos con balsas pero también expertos en el mundo de la desalación. En el desarrollo del trabajo dependiendo de la disponibilidad de clientes se tratará de visitar una desaladora. Por otro lado dispondrá de una base de datos de precios en el que basar el estudio de consumos.
Perfil del/la estudiante: Interés en almacenamiento energético. Interés en funcionamiento de mercado y en concreto el relativo al almacenamiento energético. Tratamiento de datos

Estudio de una desaladora de osmosis inversa RO con almacenamiento de agua a presión Teórico

Tutor/a principal: Jose Manuel Clamagirand Garcia · SENER Mobility S.A.
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: SENER Mobility S.A. — Calle Severo Ochoa 4 (Tres Cantos)
Descripción: La desalación actualmente se basa en sistemas de Osmosis inversa que funcionan a presiones muy altas de entre 70 a 80 bares. Estas presiones generan consumos muy altos energéticos. Clásicamente la presión posterior a la osmosis se ha recuperado con turbinas Pelton, realizando actualmente una mejora del sistema con recuperadores isentrópicos que permiten aprovecharse de la energía sobrante en presión que queda en el proceso una vez el agua ha traspasado las membranas donde se produce el proceso. Este proceso involucra la necesidad de bombas de alta presión funcionando en continuo. El trabajo pretender desarrollar en una localización especifica una balsa de agua a la que se bombea agua de mar coincidiendo con las horas de sol con costes de energía bajos, para luego disponer de este agua con presión del entorno de 40 bares y alimentar el sistema de la desaladora en horas con costes de energía altos para intentar conseguir ahorros de coste energéticos finales al tener que generar menos presión con las bombas de alimentación a la osmosis inversa. En el trabajo se realizará: 1) Estudio del estado del arte respecto a Osmosis Inversa y la etapa de bombeo de presión y recuperación de energía. 2) Identificación de zona de implantación 3) Realización de implantación de una balsa y unas conducciones entre costa y balsa, y entre balsa y desaladora 4) Diagrama conceptual DTI con las conexiones necesarias 5) Balance de masas de agua y ahorros en consumo conseguidos 5) Estimación CAPEX
Metodología: El alumno encontrará apoyo de grandes expertos del mundo hidráulico para crear circuitos con balsas pero también expertos en el mundo de la desalación. En el desarrollo del trabajo dependiendo de la disponibilidad de clientes se tratará de visitar una desaladora. Por otro lado dispondrá de una base de datos de precios en el que basar el estudio de consumos.
Perfil del/la estudiante: Interés en almacenamiento energético y en concreto en almacenamiento hidráulico. Interés en tratamiento de aguas y desalación

TotalEnergies Renewables 1 propuesta

Estudio de alternativas de diseño de un Parque Fotovoltaico y determinación de la solución óptima. Teórico

Tutor/a principal: Miguel Ramos · TotalEnergies Renewables
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: TotalEnergies Renewables — C/ Rivera del Loira, 38 (Madrid)
Descripción: El proyecto se centra en la optimización del diseño de una planta fotovoltaica desde una perspectiva técnica mediante la evaluación de diferentes configuraciones de módulos solares, inversores y trackers, y la comparación de las diferentes alternativas de diseño, lo que permitirá seleccionar la mejor combinación posible de componentes para el parque fotovoltaico.

Las tareas principales incluyen dimensionar los seguidores solares para varios modelos de módulos y crear diseños en AutoCAD que permitan visualizar la distribución de los componentes en el espacio disponible. Posteriormente, se utilizará la herramienta PVSyst para analizar las pérdidas energéticas asociadas a cada tipo de módulo e inversor, variando entre string y central, con el fin de determinar cuáles ofrecen menores pérdidas y mejor rendimiento. Finalmente, se integrarán los resultados de todos los análisis para concluir con el diseño óptimo de la planta, combinando los mejores módulos, inversores y seguidores solares. Este enfoque integral busca maximizar la eficiencia de la planta fotovoltaica, asegurando una generación de energía con las mínimas pérdidas energéticas.

El objetivo del trabajo es realizar un análisis exhaustivo de diversas configuraciones de diseño para una planta fotovoltaica, con el fin de identificar la combinación óptima de módulos solares, inversores y trackers que con la que se obtenga la mayor eficiencia energética, asegurando al mismo tiempo la sostenibilidad y viabilidad a largo plazo del proyecto.

Universidad Complutense de Madrid 1 propuesta

Catalizadores sol-gel eficientes basados en perovskitas nanoestructuradas de molibdeno y lantano Experimental

Tutor/a principal: Álvaro Muñoz Noval · Universidad Complutense de Madrid
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Noemí Carmona Tejero · Universidad Complutense de Madrid
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad Complutense de Madrid — Plaza de las Ciencias, 1 (Madrid)
Descripción: Este trabajo fin de master se centra en el diseño, la preparación y la caracterización de perovskitas nanoestructuradas de molibdeno y lantano dopadas con nanopartículas metálicas de Ag para actuar como catalizadores en la disociación del agua y la producción fotocatalítica de hidrógeno.
Las nanopartículas se sintetizarán mediante el proceso sol-gel en diferentes condiciones, se realizará una caracterización estructural mediante difracción de rayos X (DRX), microscopia electrónica de barrido (MEB) y de transmisión (MET) y finalmente se evaluará su actividad catalítica.
Estudiante que haya cursado el grado en Ingeniería de Materiales
Perfil del/la estudiante: TFM pre-asignado.

Universidad San Pablo CEU 4 propuestas

Síntesis y caracterización de materiales para baterías de litio y sodio: nuevos electrodos polianiónicos Experimental

Tutor/a principal: Flaviano García Alvarado · Universidad San Pablo CEU
Segundo/a tutor/a: Alois KarlKuhn
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe (Pozuelo de Alarcón/Alcorcón)
Descripción: El trabajo se enmarcará dentro de los objetivos del proyecto \\\\\\\"Materiales con altas prestaciones para dispositivos electroquímicos de almacenamiento de energía: baterías de ion litio y sodio, y electrolizadores de alta temperatura (HiPerMatEner) PID2022-139039OB-C21\\\\\\\". Se llevará a cabo la síntesis por vía hidrotermal de un precursor de fluorofosfato de potasio que será posteriormente sometido a reacciones de intercambio iónico para obtener fluorofosfatos de litio o de sodio susceptibles de actuar como electrodos en baterías de ion litio o ion sodio. Los materiales serán caracterizados mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión. La funcionalidad de estos materiales en baterías de litio o sodio se investigará en celdas electroquímicas tipo botón (coin cells) mediante experimentos potenciostáticos y galvanostáticos con objeto de determinar la capacidad especifica, el voltaje de operación, la potencia y la ciclabilidad de baterías fabricadas con estos nuevos electrodos. Los trabajos requerirán el uso de una caja seca para el ensamblado de las celdas en atmósfera inerte, y el aprendizaje de técnicas generales de caracterización de baterías, similares a las que se utilizan en la industria. De la misma forma la fabricación de los electrodos se realizará mediante un proceso equivalente al usado por la industria de baterías.
Metodología: Los trabajos se llevaran a cabo en los laboratorios del grupo ESYMAT de la Universidad de CEU San Pablo ( https://www.uspceu.com/investigacion/grupos-investigacion/id/esymat ) y en el Laboratorio de Prototipado de Baterías de ion litio y sodio ( https://www.uspceu.com/investigacion/servicios-apoyo/servicio/laboratorio-prototipado-baterias-litio-sodio ).
Perfil del/la estudiante: Grado en Química, Grado Ciencia de materiales, Grado en Ingeniería Química

Síntesis y caracterización de compuestos de Azul de Prusia como cátodos para baterías de ion magnesio Experimental

Tutor/a principal: Alois KarlKuhn
Segundo/a tutor/a: Flaviano García Alvarado · Universidad San Pablo CEU
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe (Boadilla del Monte)
Descripción: Because of notable benefits of magnesium over lithium, such as abundant resources, lower cost, high theoretical volumetric capacity, and high safety, magnesium-ion batteries (MIBs) have been considered as a very promising alternative to replace implemented lithium-ion batteries (LIBs). However, many challenges need to be overcome before the commercialization of MIBs. One of the major issues is the lack of suitable cathode materials and incompatibility of electrolytes with high voltage cathodes and metallic Mg anodes. In this Project, low-cost Prussian Blue (PB) compounds will be investigated in view of their potential use as high-performance cathode in MIBs. The proposed Project comprises synthesis of selected PBs, using cheap conventional and non-conventional solid state techniques, followed by structural, morphological characterization, and a full electrochemical investigation in magnesium half and full cells to uncover its benchmark characteristics, such as capacity, cycle stability and power rate behavior. The proposed Master’s Thesis is encompassed within the Strategic Project focused on the Ecological and Digital Transition on Better Magnesium Batteries (BeMaB).
Perfil del/la estudiante: Graduado en Química, Ingeniería Química, Ingeniería de Materiales

Desarrollo de nuevas baterías recargables de magnesio basadas en líquidos iónicos Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Jose Villar García · Universidad San Pablo CEU
Segundo/a tutor/a: Chandrasekar M Subramaniyam · Universidad San Pablo CEU
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe (Boadilla del Monte)
Descripción: El proyecto de TFM estará enfocado en el desarrollo de nuevas baterías recargables de magnesio para un almacenamiento electroquímico más efectivo y sostenible. Se basará en la optimización del funcionamiento de nuevos electrodos, compuestos de una fase del óxido de vanadio sintetizada a alta presiones (β-V2O5), mediante la formulación de nuevos electrolitos basados en líquidos iónicos. Los líquidos iónicos son uno de los disolventes más prometedores para baterías debido a su alta estabilidad térmica y electroquímica, lo cual incrementa la seguridad de las baterías resultantes. Además, tienen la capacidad de estabilizar compuestos de magnesio que permiten la intercalación reversible de iones de magnesio en los electrodos. La investigación conllevará la caracterización de los electrodos y electrolitos preparados y la evaluación de su funcionamiento electroquímico en baterías. Para entender el comportamiento in-situ de las baterías se valorará la realización de experimentos de XAS, XPS, FTIR o XRD en el acelerador de partículas ALBA. Todas estas actividades se realizarán dentro del Grupo de Química del Estado Sólido y los Materiales en la Universidad CEU San Pablo, con más de 25 años de experiencia en el desarrollo de nuevos materiales y su aplicación como electrodos en baterías de litio y post-litio.
Metodología: Perfil del estudiante: químico, físico, ingeniero químico.
Perfil del/la estudiante: Madrid

Nuevos nanomateriales de alta capacidad para baterías post-litio (Na y Mg) Experimental

Tutor/a principal: Chandrasekar M Subramaniyam · Universidad San Pablo CEU
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Ignacio Jose Villar García · Universidad San Pablo CEU
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe (Madrid)
Descripción: The project is emphasised on the development of advanced nanomaterials to build sustainable high energy density metal-ion batteries (MIBs where M = Na, Mg) to replace IC engines by plug-in electric vehicles to combat global warming. Vanadium oxide polymorphs will be synthesized by solvothermal method and followed by materials characterization using analytical techniques like: X ray diffraction for crystal structure; scanning-electron-microscopy for morphology determination; x ray photoelectron spectroscopy to determine valence- and oxidation states of chemical species; Raman spectroscopy for chemical bonds. Finally, these materials will be electrochemically tested against metals (either Na or Mg or both) using multichannel battery testers (ARBIN, NEWARE instruments). The above project will be conducted at Solid-State-Chemistry, Faculty of Pharmacy, Universidad San Pablo CEU. This research group is headed by headed by Prof. Flaviano García Alvarado who has vast experience in the developing novel materials for building electrochemical energy storage materials.
Perfil del/la estudiante: Chemistry, Applied Chemistry, Chemical Engineering; Materials Science Engineering, Nanotechnology

UAM · Ariema Energía y Medioambiente S.L · C.I.E.M.A.T. · CSIC (Instituto de Óptica) · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) · Consejo Superior de Investigaciones Científicas · Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) · Endesa X Servicios, S.L · Exide Technologies SLU · IETCC-CSIC · Instituto IMDEA Energía · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) · Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) · Instituto de Optica, CSIC · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT · NATURGY NUEVAS ENERG, SLU · Polestar Energy S.L. · REPSOL · SENER Mobility S.A. · Sisener Ingenieros · Universidad Complutense de Madrid · Universidad San Pablo CEU

Sistema TFM - MECF

Departamento de Física Aplicada 3 propuestas

Nanoestructuras de TiO2 para aplicaciones en fotocatálisis y baterías de ion Li Experimental

Tutor/a principal: Célia Tavares de Sousa
Segundo/a tutor/a: María del Carmen Morant Zacarés
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El óxido de titanio negro (conocido como “Black TiO2”) desempeña un papel esencial en la conversión de energía solar en electricidad y en la eliminación de contaminantes en procesos de fotocatálisis. Además, los materiales basados en TiO2 también son de gran interés para los dispositivos de almacenamiento de energía, en particular para utilizarlos como electrodos en las baterías recargables de ion Li (LIBs), que son las baterías más ampliamente utilizadas en la electrónica portátil. La elevada área de superficie del Black TiO2 como material nanoestructurado aumenta considerablemente su eficiencia fotocatalítica. Estas propiedades también son favorables en las LIBs, ya que la gran superficie ofrece más canales de inserción de Li.
Este proyecto propone la síntesis de nanoestructuras, en particular nanotubos de TiO2 (TiO2NTs) y su reducción a Black TiO2. El principal objetivo es el diseño, la fabricación y caracterización de estas nanoestructuras semiconductoras utilizando métodos electroquímicos con distintas morfologías y dimensiones. Seguidamente, se estudiarán las distintas aplicaciones de los TiO2NTs sintetizados. La aplicación en fotocatálisis será demostrada mediante exposición solar de las nanoestructuras y midiendo la capacidad fotocatalítica. Para la aplicación en LIBs, se fabricarán electrodos con los TiO2NTs por técnicas de filtración en vacío y se implementarán en una batería tipo botón, para estudiar sus propiedades electroquímicas mediante curvas galvanostáticas de carga/descarga y espectroscopía de impedancia electroctroquímica. Para mejorar la conductividad eléctrica del TiO2 fabricaremos electrodos composites mediante TiO2NTs y nanotubos de carbono para aumentar la conductividad y estabilidad mecánica de las baterías fabricadas con los electrodos composite.
Metodología: [1] A. Apolinario, et. al., J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 5, 845–851.
[2] S. Ozkan, et.al. Nanotechnology 29 (2018) 195402 (9pp)
[3] S. Paul, et. al. Nanomaterials, 2022, 12, 2034.

Electroquímica en cátodos nanoestructurados para baterias de ion Li Experimental

Tutor/a principal: María del Carmen Morant Zacarés
Segundo/a tutor/a: Enrique Vasco Matías · Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Las baterías de ion-Li (LIBs) son sistemas prototipo de almacenamiento de energía que favorecen la transición hacia fuentes renovables supliéndolas durante los periodos intermitentes y estacionales de no generación, y en aplicaciones de movilidad. Las LIBs convencionales (con capacidades de 250 Wh/kg) precisan ciertos avances científico-técnicos (mayor densidad energética, velocidad de carga/descarga y seguridad) para poder reemplazar a los combustibles fósiles en satisfacer la demanda energética. La implementación de cátodos nanoestructurados con grandes superficies específicas redox y capacidad para acomodar los cambios volumétricos inherentes al litiado/deslitiado, son cruciales para el desarrollo de LIBs 3D de alto rendimiento.

El TFM propuesto busca optimizar las propiedades electro-mecano-químicas de cátodo de intercalación mediante la nanoestructuración del mismo. Para ello se fabricarán cátodos nanoestructurados de LiCoO2 y LiFePO4 mediante ablación láser (PLD). Se prepararán cátodos policristalinos sobre foils de Al, y cátodos epitaxiales sobre monocristales de SrRuO3/SrTiO3. Las muestras serán caracterizadas estructural y morfológicamente por microscopias electrónicas y de fuerza; espectroscopías Raman, técnicas de análisis por haz de iones y difracción de rayos x. Las muestras serán incorporadas como cátodos en celdas tipo sandwich, diseñadas ad hoc para sistemas epitaxiales, y caracterizadas electroquímicamente mediante ciclos carga/descarga, voltametría cíclica y espectroscopía de impedancia. Las LIBs con mejores propiedades electroquímicas serán caracterizadas post-mortem para correlacionar cambios estructurales con envejecimiento.
Metodología: El estudiante recibirá capacitación en baterías y almacenamiento de energía, habilidades para el trabajo en equipo en un entorno internacional y competencias en temas emergentes de transición energética. El grupo cuenta con financiación propia para contratar al alumno al termino de su TFM, si fuera de su interés desarrollar un Doctorado.

Estudio del comportamiento electroquímico y caracterización por AFM de cátodos de NMC para baterías de ion Li Experimental

Tutor/a principal: María del Carmen Morant Zacarés
Segundo/a tutor/a: Celia Polop Polop
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: En la actualidad, las baterías de ion Li (LIBs) son las baterías recargables más ampliamente utilizadas en la electrónica portátil. El desarrollo de este tipo de baterías constituye un punto clave en la implementación de nuevos modelos energéticos para la mejora ambiental. Aunque las LIBs vigentes en el mercado han logrado alcanzar un buen rendimiento, se necesitan ciertos avances para poder ser utilizadas en aplicaciones de alta potencia. Un problema por resolver es el deterioro de los electrodos debido a las tensiones que se generan durante los procesos de carga-descarga de la batería.
El objetivo de este Trabajo Fin de Máster es el análisis del cátodo formado por NMC (LiNiMnCoO2) tras el ciclado de los mismos bajo diferentes condiciones (velocidad carga-descarga, numero de ciclos…). Para ello, se fabricarán LIBs convencionales con cátodos de NCM y se analizarán las propiedades electroquímicas de las baterías ensambladas mediante ciclados galvanostáticos carga/descarga, espectroscopía de impedancia electroquímica EIS y curvas de voltametría cíclica. Asimismo, se caracterizarán a la nanoescala las propiedades eléctricas y mecánicas de los cátodos mediante microscopía de fuerzas (AFM).
Metodología: El estudiante Manuel Crespo Mora ha mostrado su interés en realizar este TFM.

Departamento de Física de Materiales 4 propuestas

Estudio de la clasificación de nano-plásticos por medios ópticos en procesos de reciclado orientados al ahorro energético Teórico

Tutor/a principal: Manuel Marqués Ponce
Segundo/a tutor/a: Rafael Delagado Buscalioni
Tipo de trabajo: Teórico
Descripción: Mediante simulaciones de tipo Langevin se estudiará la dinámica de partículas de plástico en trampas ópticas.
Las partículas, de tamaño nanométrico, serán consideradas dipolos eléctricos y se analizará una trampa óptica de tipo Gaussiano en aproximación paraxial.
Se calcularán las fuerzas ópticas ejercidas por la trampa y las dinámicas inducidas. Conocida la dinámica, se calculará el desplazamiento cuadrático medio frente al tiempo. Finalmente se comprobará si estos sistemas pueden ser utilizados para clasificar partículas de tamaño nanométrico según el tipo de plástico que sean y
según sea su tamaño. Este tipo de sistemas de clasificación podrían ser utilizados en procesos de reciclado y recuperación orientados al ahorro energético.
Metodología: Existe la posibilidad de continuar este trabajo como proyecto de tesis doctoral, financiada por un proyecto EIC Pathfinder.
Perfil del/la estudiante: Conocimientos de programación. Preferentemente, graduado en física.

Explorando la capacidad de los fosfosulfuros de hierro-níquel como electrodos para la generación de hidrógeno por descomposición de agua Experimental

Tutor/a principal: Fabrice Leardini
Segundo/a tutor/a: Isabel Jiménez Ferrer
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El uso del hidrógeno como vector energético en el aprovechamiento de las energías renovables pasa por el uso de la electrolisis o fotoelectrolisis del agua para su generación. La búsqueda de materiales que sirvan como (foto)electrodos es el objetivo de este TFM. En particular, se propone explorar materiales basados en el sistema Fe-Ni-P-S. Para ello se crecerán muestras de fosfosulfuros de Fe y Ni (Fe1-xNixPS3) mediante transporte químico de vapor. Este proceso se llevará a cabo en ampollas de cuarzo que se introducen en un horno. Se variarán la temperatura y el tiempo de síntesis y las proporciones de los precursores para alcanzar las fases cristalográficas y la composición deseada. Posteriormente se realizará su caracterización estructural (mediante difracción de rayos X), composicional (mediante espectroscopias Raman y de emisión de rayos X dispersivos), óptica (mediante espectroscopias ópticas) y eléctrica. Por último, se medirán sus propiedades foto-electroquimicas para su uso como foto-electrodos para la obtención de hidrógeno, que incluyen: curvas corriente-voltaje (voltametría lineal y cíclica) y la variación temporal de la corriente eléctrica (cronoamperometría), ambas tanto en oscuridad como bajo iluminación. Estas caracterizaciones tienen como objetivo determinar su capacidad de descomponer el agua y generar hidrógeno.

Influencia del hidrógeno en la transición aislante-metal del VO2 Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Gastón García
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Explorar la influencia del hidrógeno en películas delgadas de VO2 mediante diferente tipos de caracterización (XRD, Raman, óptica...)

Síntesis y caracterización óptica y morfológica de nanoestructuras de magnesio con paladio y galio para la detección de hidrógeno Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Nuria Gordillo García
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Síntesis de películas de Mg
Caracterización morfólogica, estructural y óptica
Comportamiento con hidrógeno

Departamento de Física de la Materia Condensada 1 propuesta

Fenómenos electro-mecano-químicos a la nanoescala en conductores iónicos de estado sólido mediante microscopía de fuerzas atómica Experimental

Tutor/a principal: Celia Polop Polop
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Solid-state ionic conductors are essential components of the next generation of energy storage devices, such as lithium-ion batteries and supercapacitors. In this kind of materials conductivity is due to the motion of ions within the structure. Atomic Force Microscopy (AFM) is a scanning probe technique that uses a very sharp tip at the end of a microcantilever as a force sensor to provide valuable information at the nanoscale about physicochemical properties of a wide variety of systems [1].

In this project, the student will first learn about the fundamental principles of operation of solid-state ion batteries. Then he/she will use an AFM in an inert atmosphere to characterize at the nanoscale the electrical and mechanical properties of Li and Na ionic conductors, such as lithium lanthanum zirconium oxide LLZO (Li7La3Zr2O12) or NASICON (Na1+xZr2SixP3−xO12). Finally, he/she will explore the possibility of using this technique to characterize the interfaces of solid-state batteries under operation conditions.

This work will be developed in the Nanoprobing Energy Materials (NEM) laboratory. NEM lab is focused on the investigation at the nanoscale of fundamental mechanisms happening in energy materials by means of scanning force microscopy methods. The student will benefit from the interaction with the international network funded under the HORIZON European Project OPERA coordinated by us [2].

References:
1. E. J. Fuller et al., Imaging phase segregation in nanoscale LixCoO2 single particles, ACS Nano (2022)
2. https://horizon-opera.eu/
Perfil del/la estudiante: Graduate student in Physics, Chemistry or Material Science

Departamento de Química Física Aplicada 1 propuesta

Catalizadores basados en Óxido de Manganeso como base para elemento positivo de batería Metal/aire Experimental

Tutor/a principal: Juan Aviles Moreno
Segundo/a tutor/a: Pilar Ocon Esteban
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Se llevará a cabo la síntesis de catalizadores basados en Óxidos de manganeso, predominando el α-MnO2, obtenidos por vía hidrotermal como elemento base. Además, se prepararán aerogeles y xerogeles de dichos materiales. Se espera que esta metodología dé lugar a óxidos que presenten la fase α, abundantes defectos de oxígeno y una buena conductividad eléctrica que, en conjunto, favorezcan el rendimiento para la reacción de reducción de oxígeno del aire. Se llevará acabo la caracterización físico-química mediante FTIR, Raman in situ, XRD y XPS. Como electrodo negativo de la batería se utilizarán placas comerciales de aleaciones de Al (series 7xxx, 5xxx y 1xxx) o Zn. El conjunto de la batería se conforma por superposición de ambos electrodos y el electrolito, al cual se le añadirán diferentes aditivos. Se estudiarán diferentes tasas de descarga y se determinará la capacidad específica evaluando batería estática y la batería de flujo y comparando la eficiencia con cátodo comercial. El análisis post-mortem determinará el modo de fallo ayudando a mejorar el rendimiento de la batería.
Durante el desarrollo del proyecto el/la estudiante se familiarizará con la labor experimental e interpretación de resultados derivados del sistema electroquímico estudiado.
El desarrollo del TFM se engloba dentro del proyecto de investigación MAREA PID2020-116712RB-C21. Desarrollo de catalizadores sin metales críticos como electrodos en baterías, pilas de combustible y electrolizadores. 01/07/ 2021- 01/07/ 2024. Instituciones: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP-CSIC) y UAM.
Metodología: TFG experimental
Dirección del lugar donde se desarrollará el proyecto: Laboratorio 405, módulo 2, Facultad de Ciencias UAM
Perfil del/la estudiante: Son recomendables conocimientos en química y experiencia en trabajo de laboratorio.

Ariema Energía y Medioambiente S.L 1 propuesta

Consultor de proyectos. Experimental

Tutor/a principal: Borja Martínez · Ariema Energía y Medioambiente S.L
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Nicolás Alonso Álvarez · Ariema Energía y Medioambiente S.L
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Ariema Energía y Medioambiente S.L — Ronda de Poniente 15 1º Izq. Tres Cantos. (Madrid)
Descripción: Brindar asesoramiento estratégico especializado en hidrógeno verde, basado en el conocimiento actualizado de la industria.
Evaluar la viabilidad tecno-económica de proyectos de hidrógeno verde. 
Estudiar mejoras en la eficiencia, calidad y costes de producción del hidrógeno.
Seleccionar tecnologías y soluciones adecuadas para cada proyecto. 
Identificar oportunidades comerciales y fuentes de financiación.
Acompañar y asesorar a clientes para el desarrollo de sus proyectos de hidrógeno renovable.
Realizar una vigilancia activa del sector del hidrógeno renovable.
Elaborar informes financieros para respaldar la toma de decisiones estratégicas.
Dar apoyo técnico al Curso de Hidrógeno de Ariema

C.I.E.M.A.T. 1 propuesta

Crecimiento de Materiales Fotovoltaicos en Lámina Delgada: Estudio del Sulfuro de Zinc Evaporado. Experimental

Tutor/a principal: Juan Francisco Trigo Escalera · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Cecilia Guillén Arqueros · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: C.I.E.M.A.T. — Avd. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El sulfuro de zinc (ZnS) ha sido probado como capa buffer en células de telururo de cadmio (CdTe) por sus propiedades ópticas y eléctricas favorables. Se ha preparado por varios métodos generalmente de tipo químico. Dada la trayectoria previa del grupo de investigación en el sistema con absorbentes kesterita (CZTS) fabricados por coevaporación, proponemos el estudio del ZnS como capa buffer en este sistema dada la coincidencia de algunos elementos y la conveniencia al usar el mismo tipo de fabricación de ambos. Durante la participación del alumno en dicho trabajo y dependiendo de su disponibilidad y fechas de comienzo del trabajo, tendrá la oportunidad de asistir a la adaptación de un equipo de evaporación en vacío del Laboratorio de CIEMAT para el crecimiento de láminas delgadas sobre vidrio de ZnS y se entrenará en el uso de elementos de medida como microbalanzas de cuarzo, piranis y termopares, así como el uso del software de control del sistema de crecimiento que se halla desarrollado sobre plataforma Matlab y programación en tiempo real. El alumno experimentará las dificultades técnicas para la preparación de láminas de materiales semiconductores de forma controlada y reproducible en un sistema en vacío con un ambiente agresivo tanto térmica como químicamente. En función de la disponibilidad temporal, el alumno asistirá a las primeras pruebas del sistema con el crecimiento de un material binario de azufre (ZnS), su análisis por métodos ópticos (R-T, elipsometría) y eléctricos (Conductividad). El alumno realizará la recogida de datos y preparará un informe final.
Metodología: El alumno realizará por sí mismo experimentación científica tanto en producción del material como en su caracterización y podrá simular resultados teóricos a partir de sus propios datos. Esto en un entorno de varios laboratorios dedicados a la ciencia de materiales con aplicaciones fotovoltaicas en un centro referencia en España dedicado a las Energías Renovables como el CIEMAT (Avd. Complutense 40).
Perfil del/la estudiante: Nociones en estado sólido del semiconductor, óptica de lámina delgada y fotovoltaica.

CSIC (Instituto de Óptica) 1 propuesta

Síntesis y caracterización de láminas delgadas de Se para aplicaciones fotovoltaicas Experimental

Tutor/a principal: Raquel Caballero Mesa · Instituto de Óptica Daza de Valdés-CSIC
Segundo/a tutor/a: Antonio Mariscal Jimenez
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: CSIC (Instituto de Óptica) — Calle Serrano 121 (Madrid)
Descripción: En los últimos años la emergencia de la fotovoltaica en interiores o indoor (IPV) ha vuelto a poner a las células de Se en el foco de atención ya que su espectro de absorción coincide perfectamente con los espectros de emisión de las fuentes de luz de uso común en interiores en el rango de 400 a 700 nm, alcanzando una eficiencia de 15.1 % bajo iluminación interior, manteniéndose estables después de 1000 horas de iluminación continua. El objetivo de este trabajo es el crecimiento y caracterización de láminas delgadas de Se para utilizarlo como capa activa del dispositivo fotovoltaico. Para ello el estudiante se verá implicado en el crecimiento del semiconductor mediante la evaporación térmica de Se y su posterior tratamiento térmico. El tratamiento térmico se llevará a cabo mediante distintos procedimientos: en vacío, en atmósfera inerte. Las láminas de Se se depositarán sobre sustratos de vidrio, FTO y TiO2/FTO. Se investigará el efecto del espesor de la lámina evaporada, así como la influencia del tratamiento térmico (temperatura máxima alcanzada, tiempo a esa temperatura y procedimiento seguido) sobre las propiedades ópticas, estructurales y morfológicas de las láminas de Se. Estas propiedades se estudiarán antes y después del tratamiento térmico mediante medidas de elipsometria, transmitancia, difracción de rayos X (XRD) y microscopia electrónica de barrido (SEM). Finalmente, se espera poder integrar el material en una célula solar con la configuración vidrio/FTO/ETL/Se/HTL/contacto metálico, siendo el TiO2 la capa transportadora de electrones (ETL) y probando distintas posibilidades de capa transportadora de huecos.
Metodología: Trabajo experimental en el laboratorio entre el Instituto de Óptica del CSIC y el departamento de Física Aplicada de la UAM.
Perfil del/la estudiante: Físico, Químico, Ingeniero de Materiales

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) 16 propuestas

Purificación H2 renovable procedente de valorización termoquímica de biorresiduos Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La producción de biohidrógeno a partir de procesos de conversión termoquímica de biomasa y residuos (gasificación, pirólisis, fermentación oscura, etc.) exige de una etapa de incremento y separación del hidrógeno contenido en los gases producidos en dichos procesos de transformación primaria
La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía de CIEMAT, está desarrollando tecnologías para el uprading y la separación de hidrógeno en los proyectos ZEPPELIN “Nuevos Procesos para la Generación de Hidrógeno Verde” y VAL2H2, “Investigación de nuevas tecnologías para la generación, almacenamiento y uso de H2 renovable mediante la VALorización de biorresiduos”.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación de dichos proyectos colaborando en tareas de realización de ensayos experimentales a escala de laboratorio
Descripción de las tareas:
1. Ejecución de experimentos de separación mejorada de hidrógeno, usando adsorbentes, membranas y materiales bifuncionales
2. Seguimiento analítico del proceso
3. Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
4. Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
5. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: CONTACTO: José María Sánchez Hervás, josemaria.sanchez@ciemat.es; Gregorio Molina Moya Gregorio.molina@ciemat.es

OBSERVACIONES: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
El período de realización de las prácticas de TFM será de 1 de marzo a 30 de junio de 2024. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No tiene dotación económica asociada
Perfil del/la estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Minas, Energía), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales)

Desarrollo de materiales, a partir de pirólisis de residuos, para purificación de biogas Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía de CIEMAT está ejecutando el proyecto, DESCARTES “Development of water and biogas purification materials from waste pyrolysis”.
El objetivo es contribuir a la I+D en el desarrollo de materiales novedosos, renovables y sostenibles que puedan ser utilizados en el tratamiento de aguas y biogás. Además del desarrollo de precursores mediante conversión termoquímica, se incluye el uso del biocarbón producido y los geopolímeros y carbones activados fabricados para la purificación del biogás.
Se producirán nuevos materiales y precursores a partir de residuos difíciles, ampliamente disponibles y con poca o nula aplicación, que actualmente se están dirigiendo a vertederos o que ya son residuos secundarios de las tecnologías de gestión implementadas. Además, para mejorar la conversión y las propiedades de los adsorbentes se utilizarán como catalizadores subproductos y materiales de rechazo de procesos industriales.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto.
Descripción de las tareas:
1. Estudios de pirólisis convencional, reactiva y catalítica a escala de laboratorio y bench para producir precursores de biocarbón/cenizas y geopolímeros
2. Evaluación a escala de laboratorio del rendimiento de los adsorbentes preparados para desulfuración de biogás
3. Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
4. Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
5. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: CONTACTO: José María Sánchez Hervás, josemaria.sanchez@ciemat.es; Isabel Ortiz Gonzalez, isabel.ortiz@ciemat.es
OBSERVACIONES: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
El período de realización de las prácticas de TFM será de 1 de marzo a 30 de junio de 2024. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No tiene dotación económica asociada
Perfil del/la estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Minas, Energía), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales)

Desarrollo y estudio del proceso de co-electrolisis de H2O y CO2 en celdas de óxido sólido (SOEC) para producción de gas de síntesis con relación H2/CO controlada Experimental

Tutor/a principal: Esperanza Ruiz Martínez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: María José Escudero Berzal · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Mediante la realización de este Trabajo de Fin de Master se pretende dotar al alumno de formación práctica en el ámbito de la producción de vectores energéticos y combustibles para el futuro y su iniciación a la investigación en el campo de la co-electrolisis de H2O y CO2 en celdas de óxido sólido para producción de gas de síntesis con relación H2/CO adaptable a la requerida para la posterior síntesis de vectores energéticos (metano, metanol, etc.) y combustibles (DME, combustible de aviación, etc.).
El alumno se integrará en el equipo de investigación del proyecto GREENH2CM (Posicionamiento Estratégico de la Comunidad de Madrid en I+D+I del Hidrógeno y las Pilas de Combustible) colaborando en:
- Preparación de nuevos materiales catódicos para la co-electrolisis de H2O y CO2 en SOEC.
- Montaje y puesta a punto de instalación experimental.
- Estudio de la actividad catalítica de los materiales preparados para la reacción inversa de desplazamiento del gas de agua (RWGS) en condiciones de co-electrolisis, en función de la temperatura y composición del gas alimentado al proceso.
- Fabricación de celdas de óxido sólido con los materiales catódicos seleccionados como más idóneos.
- Estudio de la co-electrolisis de H2O y CO2 en las condiciones de operación seleccionadas.
- Caracterización fisicoquímica, estructural, morfológica, eléctrica y electroquímica de los materiales/celdas tanto tal cual preparados como tras su uso, para optimización de procedimientos de preparación e identificación de posibles fenómenos de desactivación.
- Análisis de resultados y redacción de informe con las conclusiones mas relevantes.
Metodología: El horario sería de 9:00 a 14:00 horas. No tiene remuneración económica.
Perfil del/la estudiante: Graduado en Química, Ingeniería Química, Ciencias Ambientales o afines.

Biomasa y residuos como precursores de la producción acoplada de hidrógeno y biometano en el nuevo escenario de transición energética industrial Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía de CIEMAT está ejecutando el proyecto, ALL-TO-GAS “Biomasa y residuos como precursores de la producción acoplada de hidrógeno y biometano en el nuevo escenario de transición energética industrial”.
Se aborda el desarrollo y validación de diversas tecnologías de producción de gas de síntesis (pirogasificación y carbonización hidrotermal) a partir de biomasa para producir biometano e hidrógeno utilizando tecnologías de metanización biológica de syngas.
El CIEMAT participa liderando el paquete de trabajo sobre tecnologías de limpieza y mejora de la calidad del gas para su utilización en los procesos de metanización y reformado.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto.
Descripción de las tareas:
1. Identificación de los principales contaminantes en el gas de síntesis producido por las tecnologías de conversión consideradas en ALL-TO-GAS
2. Colaboración en el diseño de los procesos de acondicionamiento y depuración del gas
3. Pruebas de laboratorio y optimización de los sistemas de limpieza y acondicionamiento propuestos
4. Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
5. Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
6. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: CONTACTO: José María Sánchez Hervás, josemaria.sanchez@ciemat.es; Isabel Ortiz Gonzalez, isabel.ortiz@ciemat.es
OBSERVACIONES: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
El período de realización de las prácticas de TFM será de 1 de marzo a 30 de junio de 2024. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No tiene dotación económica asociada
Perfil del/la estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Minas, Energía), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales)

Simulación CFD de receptores volumétricos avanzados Experimental

Tutor/a principal: Antonio Ávila Marin · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Daniel Sanchez Señoran · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los receptores volumétricos son una opción alternativa y prometedora a los receptores tubulares usados en las plantas comerciales. Este tipo de receptores usan aire atmosférico como fluido de trabajo y permiten trabajar a temperaturas superiores a las sales fundidas de nitrato (565ºC).
La literatura ha demostrado un gran interés en esta tecnología, sin embargo, la mayor parte de trabajos numéricos y experimentales se han realizado para receptores volumétricos que usan materiales cerámicos, ya que estos soportan mayores temperaturas de trabajo. Por otro lado, desde CIEMAT-PSA se ha demostrado que el uso de materiales metálicos es una alternativa igualmente válida y con la opción de obtener receptores igual o más eficientes.
El presente TFM estará enfocado en simular usando herramientas CFD comerciales (STAR-CCM+) el comportamiento térmico y fluido dinámico de receptores volumétricos metálicos con propiedades geométricas variables, estudiando perfiles de radiación homogénea (flujo solar incidente constante) y heterogénea (flujo solar incidente siguiendo una curva tipo gaussiana). Los resultados obtenidos se compararan con resultados de la literatura para analizar el grado de mejora de las nuevas alternativas propuestas. Es esperable que este trabajo de lugar a al menos un trabajo que pueda ser presentado en un congreso internacional y según el nivel de los resultados un artículo científico en el que el estudiante participaría como autor.
Metodología: Es importante, aunque no necesario, tener conocimiento de transferencia de calor y dinámica de fluidos. También sería importante tener conocimientos previos de CFD.
Pero ante todo, se necesitan ganas de trabajar y aprender. Desde CIEMAT estaremos apoyando al candidato en su día a día durante la ejecución del TFM.
Perfil del/la estudiante: Valida cualquier perfil con entusiasmo y ganas de aprender.

Influencia de la geometría de la copa en el sistema copa-absorbedor en la tecnología de receptores volumétricos Experimental

Tutor/a principal: Antonio Ávila Marin · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Antonio Ávila Marin · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los receptores volumétricos son una opción alternativa a los receptores tubulares. Usan aire atmosférico como fluido de trabajo y permiten trabajar a temperaturas superiores a las sales fundidas de nitrato. La modularidad junto al uso del aire atmosférico como fluido de trabajo y su rápida respuesta, son sus principales ventajas. Un receptor volumétrico está formado por una serie de copas con forma cuadrada en su superficie frontal en las que se ubica el absorbedor volumétrico, y forma circular en la parte trasera para poder acoplarse a un sistema de extracción de aire. El número de copas dependerá de la potencia total requerida por el receptor. La tecnología de receptores volumétricos es conocida, pero hasta la fecha no se ha realizado ningún proceso de parametrización del tamaño de la copa y su influencia sobre el conjunto copa-absorbedor. Por ello, este TFM simulará mediante herramientas de dinámica de fluidos computacional (CFD) comercial (STAR-CCM+) el comportamiento de distintas geometrías de la copa para un mismo tipo de absorbedor. Existen tres parámetros geométricos principales sobre los que se realizarán sensibilidades, y como variables de salida se estudiarán la temperatura del aire, la temperatura en la interfase copa-absorberdor, eficiencia térmica y la caída de presión. Los potenciales candidatos pueden obtener más información en un trabajo similar: https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.10.032
Es esperable que este trabajo de lugar a al menos un trabajo que pueda ser presentado en un congreso internacional y según el nivel de los resultados un artículo científico en el que el estudiante participaría como autor.
Metodología: Es importante, aunque no necesario, tener conocimiento de transferencia de calor y dinámica de fluidos. También sería importante tener conocimientos previos de CFD y CAD.
Pero ante todo, se necesitan ganas de trabajar y aprender. Desde CIEMAT estaremos apoyando al candidato en su día a día durante la ejecución del TFM.
Perfil del/la estudiante: Es valido cualquier perfil con entusiasmo y ganas de aprender.

RECUBRIMIENTOS ANTI-REFLEXIVOS PARA CUBIERTAS DE VIDRIO SOLARES. EFECTO DE LA POROSIDAD EN LAS PROPIEDADES OPTICAS Y MECÁNICAS Y DURABILIDAD AMBIENTAL Experimental

Tutor/a principal: Gema San Vicente Domingo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Naia Barandica Pérez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El objetivo es obtener recubrimientos anti-reflexivos para aplicar sobre vidrio borosilicato con adecuada durabilidad para trabajar a intemperie. Estas películas, de óxido de silicio, se depositan por inmersión a partir de disoluciones sol-gel, lo que permite recubrir ambas caras del vidrio a la vez. Para generar la estructura porosa necesaria para obtener índices de refracción bajos se va a utilizar un compuesto generador de poros que forma micelas en la disolución y se descompone durante el tratamiento térmico dejando poros en su lugar. Se va a estudiar el efecto de la concentración de este compuesto en las propiedades ópticas y mecánicas. También se evaluará su resistencia ambiental mediante ensayos de condensación en cámaras climáticas.
Metodología: El trabajo de laboratorio se realizará en las instalaciones del CIEMAT
Perfil del/la estudiante: grado en químicas, ingeniería química, medioambiente

Estudio de compatibilidad de materiales para reactores de fusión, con Pb–17Li Experimental

Tutor/a principal: Elisabetta Carella · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Uno de los mayores problemas con los que se encuentran aquellos conceptos de reactor de fusión que manejan metales líquidos como generadores de tritio (el combustible principal junto al deuterio), es la corrosión que se produce por reacción directa entre la mezcla eutéctica Li-Pb y la superficie de los materiales en contacto.
La corrosión provoca efectos muy negativos sobre los materiales, entre los que cabe destacar la disolución preferencial de algunos elementos aleantes, la infiltración del metal líquido y la comparsa de nuevas fases.
A nivel macroscópico estos efectos se traducen en degradación de las propiedades mecánicas por acumulación de daño sobre la superficie dañada. Los procesos comentados pueden inducir la formación de dislocaciones y modificar parámetros estructurales como la velocidad de deformación , la fluencia o la fatiga. A parte modificar las características físicas del material, induciendo a importantes problemas a nivel de seguridad cuales la permeación del tritio al refrigerante.
El objetivo principal de éste trabajo es resolver aspectos de los principios básicos sobre la corrosión, como la compatibilidad química con algunos materiales.
Para ello se trabajará con composiciones de Pb-Li fundido en diferentes instalaciones del Laboratorio de Metales Líquidos del CIEMAT y se prestará especial atención al exceso de litio.
Tras los ensayos de corrosión, se propone una caracterización exhaustiva de los materiales corroídos con las diferentes técnicas presentes en nuestros laboratorios de materiales (SIMS, SEM, XPS, microscopio óptico, etc..).
Metodología: Es un TFM muy práctico en el que se podrán utilizar instalaciones singulares como las del laboratorio de Metales Líquidos.
Perfil del/la estudiante: Ciencias (Químicas, Físicas, Ingenieros)

Optimización de la composición de espinelas para absorbentes de receptores solares de partículas Experimental

Tutor/a principal: Meryem Farchado Dinia · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Angel Morales Sabio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Optimización de la composición de las capas absorbentes solares que se emplean en los receptores de partículas en las plantas solares de receptor central. En este tipo de plantas solares, la radiación solar es absorbida por partículas sólidas que se mueven en un circuito cerrado e intercambian el calor absorbido con el aire circundante. Estas partículas llevan un recubrimiento negro para maximizar la absorptancia solar y están compuestas por espinelas metálicas de metales como manganeso, cobalto, cobre, níquel, hierro. Se prepararán soluciones precursoras de distintas combinaciones y estequiometrías de metales, se depositarán múltiples capas sobre las partículas usadas en estos receptores y se caracterizarán tanto óptica, como mecánicamente.
Perfil del/la estudiante: Licenciado en químicas, físicas o medioambientales

Optimización en la evaluación energética en la edificación. Experimental

Tutor/a principal: Mª Nuria Sánchez Egido · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Emanuela Giancola · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El sector de la construcción, que representa en torno al 40% del consumo total de energía final, tiene un importante potencial de ahorro energético y reducción de emisiones de CO2. La legislación sobre rendimiento energético impone requisitos estrictos mediante la aplicación de diversas normativas nacionales e internacionales destinadas a reducir el consumo total de energía final en los edificios y las correspondientes emisiones de CO2. La mayor parte de esta legislación se basa en cálculos teóricos realizados en la fase de diseño, pudiendo diferir significativamente estos cálculos teóricos del rendimiento energético real del edificio.

La actividad del TFM será desarrollada en el marco del proyecto nacional de investigación In-Situ-BEPAMAS (Ref.: PID2019-105046RB-I00) cuyo objetivo es disponer de procedimientos fiables para la evaluación del comportamiento energético de los edificios mediante la evaluación de desviaciones respecto a las especificaciones de diseño en nuevos edificios construidos y la comparación con valores de referencia en diagnosis previas a actuaciones de rehabilitación.

El TFM permitirá avanzar en la Identificación de las variables más sensibles que afectan al rendimiento energético de los edificios considerando diferentes volúmenes y dimensiones. Las principales actividades a realizar son:
-Tratamiento de bases de datos experimentales, verificación cualitativa y pre-procesado de datos, identificación de las variables de interés e interpretación de los resultados.
-Desarrollo de metodologías de análisis y toma de decisiones que reduzcan las incertidumbres en el modelado en la edificación considerando conceptos como el diseño pasivo, el modelado de las condiciones de contorno, las cargas internas o la gestión del usuario.
Perfil del/la estudiante: Licenciatura, Ingeniería, Arquitectura, Grado en Física o equivalentes

Desarrollo de tecnologías de fabricación eficientes y sostenibles para Células Solares Fotovoltaicas de Silicio Cristalino Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Torres Almarza · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Rocío Barrio Martín · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (MADRID)
Descripción: El presente Trabajo de Fin de Máster (TFM) tiene como objetivo explorar técnicas avanzadas de atrapamiento óptico para obleas de silicio cristalino, empleando métodos más sostenibles que los tratamientos convencionales con reactivos tradicionales. El propósito de esta investigación es controlar el tamaño de las pirámides superficiales que se forman tras la texturización en estas obleas, evaluando su impacto en las propiedades ópticas. Además, se analizará si resulta más beneficioso texturizar ambas caras de las obleas de silicio o solo la cara frontal, con la finalidad de reducir la recombinación en la cara no texturizada y, en consecuencia, mejorar el rendimiento de las células solares.

Para determinar la viabilidad de las técnicas de texturado estudiadas, se aplicarán capas delgadas de silicio amorfo mediante el proceso de PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) para la pasivación de las superficies texturadas. Además, se dará especial importancia a los tratamientos de limpieza adecuados de las obleas después del proceso de texturización.

Por último, con el objetivo de reducir costos en la fabricación de células solares y aumentar la tensión de circuito abierto, se analizará la aplicación de los procesos de texturado previamente estudiados en obleas adelgazadas y su posterior implementación en células fotovoltaicas de heterounión de silicio.

Esta investigación busca contribuir al desarrollo de tecnologías más sostenibles y eficientes en la producción de células solares de silicio cristalino, aprovechando avances en técnicas de texturado, pasivación y adelgazamiento de obleas.
Metodología: El trabajo se desarrollará en las instalaciones del CIEMAT íntegramente, preferentemente en horario de mañana. El estudiante tendrá que realizar principalmente trabajo de laboratorio (fabricación y caracterización), documentación y análisis de resultados y búsqueda bibliográfica.
Perfil del/la estudiante: Estudios de CC Químicas, Físicas o Ingenierías con una clara vocación experimental

Estudio de modos de gestión de batería REDOX integrada con sistema hibrido eólico fotovoltaico Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Luis Cano Santabarbara · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Uno de los mayores retos del sistema energético es la flexibilidad. La gran generación prevista de fuentes de energía renovables variables junto con la variabilidad e la demanda de energía hace que haya que desarrollar sistemas de almacenamiento de energía de forma masiva. Una de las tecnologías de almacenamiento mas prometedoras son las baterías de flujo o REDOX. Estos sistemas de almacenamiento tiene que disponer de un sistema de control adecuado a la generación y demanda de energía para optimizar su gestión mediante una estrategia optima de control. En CEDER-CIEMAT disponemos de una batería REDOX de 90 kW/400 kWh conectada a un sistema de generación eólico (100 kW) /fotovoltaico (200 kW) y a la demanda. El principal objetivo es analizar los distintos componentes, ver que modelos se pueden utilizar y estudiar todas las posibles estrategias de gestión de la batería, priorizarlas y desarrollar un modelo de control de la batería REDOX en función de la generación y la demanda. Las tareas a realizar son: 1) Análisis del estado del arte en baterías redox en general e integradas en sistemas renovables con fuentes variables (eólica y/o solar FV). 3) Estudio de las principales estrategias para la gestión optima de la batería. Búsqueda de información 4) Desarrollo de un modelo de la batería REDOX 5) Simulación del sistema con las estrategias de gestión 6) Análisis de los resultados obtenidos.7) Conclusiones. 8) Propuestas de mejora
Metodología: Conocimiento de MS Excell y Matlab. Se utilizara HOMER
Perfil del/la estudiante: Grado en Ingeniería, Química, Física o Ciencias Ambientales

Estudio comparativo de los costes de producción de hidrogeno mediante tres tipos de sistemas renovables en tres emplazamientos diferentes en España. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Luis Arribas de la Paz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La importancia del almacenamiento de energía aumenta con la naturaleza intermitente de las energías renovables. El hidrógeno verde se presenta como una potencial opción para dotar de flexibilidad al futuro sistema energético con emisiones neutralizadas. Esta investigación se centra en el estudio de la capacidad de España para generar hidrógeno verde utilizando recursos naturales renovables para suministrar electricidad en ciudades, islas y también a cargas de hidrógeno (Movilidad, Industria). Para obtener el menor coste actual neto (NPC), menor coste del hidrógeno (COH) y el menor coste nivelado de la energía (LCOE), se deberán buscar los distintos recursos y los precios más recientes de los distintos componentes del sistema de cara a optimizarlo mediante la herramienta de simulación HOMER. Se analizaran tres tipos de casos, solo energía eólica, solo energía solar fotovoltaica y sistemas hibrido eólico/fotovoltaico en tres emplazamientos diferentes. Se realizara el análisis de sensibilidad basado en la influencia de la fiabilidad del sistema y la variación de la carga de hidrógeno en el coste. Se compararan los resultados de los tres emplazamientos para identificar el mejor sitio para la producción de hidrógeno verde. Las tareas a realizar son: 1) Análisis del estado del arte en sistemas eólicos, solar fotovoltaicos, híbridos, Tecnología del hidrogeno (electrolizadores almacenamiento y pilas de combustible) y usos del hidrogeno (Movilidad, Demanda industrial (Fertilizantes, refinería, etc.) 3) Selección de los casos y emplazamientos y búsqueda de datos necesarios. 4) Desarrollo de un modelo del sistema 5) Simulación de los distintos casos en los distintos emplazamientos.
Metodología: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500 horas.
Conocimiento de MS Excell.
Perfil del/la estudiante: Grado en Ingeniería, Química, Física o Ciencias Ambientales

Evaluación de código FAST sobre comportamiento termo-mecánico de combustible nuclear Experimental

Tutor/a principal: luis Herranz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El empleo de la energía nuclear de fisión para generar electricidad mediante los reactores nucleares, conlleva estudios de seguridad que requieren de herramientas predictivas fiables que permitan caracterizar el estado termo-mecánico del combustible nuclear, tanto durante condiciones normales de operación en la central nuclear como en caso de accidente. Dos herramientas de referencia en el campo son los códigos termo-mecánicos del organismo regulador americano (NRC): FRAPCON para
condiciones estacionarias y FRAPTRAN para transitorios accidentales. Recientemente, la NRC ha liberado el código FAST, que supone la fusión de FRAPCON y FRAPTRAN en un solo código que permita resolver tanto estado estacionario como transitorios. El objetivo de este trabajo es evaluar el código FAST a partir de bases de datos recopiladas en CIEMAT de medidas realizadas por otros laboratorios tanto en reactores comerciales como experimentales. Para ello, se creará una matriz de ficheros de entrada de FAST que permita simular las condiciones que correspondan en cada caso. La comparación de las predicciones del código contra los datos permitirá evaluar la exactitud de FAST, así como las diferencias con simulaciones de FRAPCON/FRAPTRAN realizadas previamente en CIEMAT.
Metodología: CONTACTOS: Francisco Feria Márquez y Luis E. Herranz
Perfil del/la estudiante: Ingeniero/Físico

Caracterización de los puentes térmicos en la edificación aplicada a la optimización de la evaluación energética Experimental

Tutor/a principal: Silvia Soutullo Castro · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: María José Jiménez Taboada · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Actualmente en España, el Código Técnico en la edificación potencia la consecución de soluciones energéticamente eficientes y sostenibles a nivel constructivo que imponen una alta exigencia sobre la calidad del diseño y la construcción de los edificios. En este sentido, es relevante la caracterización del comportamiento higrotérmico de los puentes térmicos más comunes, así como describir los fundamentos y métodos de cálculo que permitan su evaluación en el cumplimiento de las exigencias definidas en el Documento Básico DB HE relativas a demanda energética y consumo energético. El desarrollo del TFM permitirá al alumno adquirir las competencias técnicas para la evalución de los puentes térmicos: cómo reconocerlos, cómo localizarlos y cómo calcularlos, utilizando diferentes metodologías y herramientas en la determinación del valor de la transmitancia del puente térmico.

Tareas:
-Aplicación del DA DB-HE / 3 del CTE como método para el cálculo de puentes térmicos.
- Utilización del programa informático THERM, para el análisis de la transmisión del calor por conducción bidimensional a través de elementos constructivos, basado en el método de los elementos finitos
-Identificación de la tipología de puentes térmicos más relevantes aplicado a un caso de estudio.

Proyecto Formativo: Los tutores llevarán a cabo un plan de formación personalizado cuyo contenido abarcará cada uno de los puntos considerados en la descripción de funciones de las prácticas, con el soporte de ejemplos de trabajos realizados previamente por este grupo de investigación.
- Acción formativa 1: estrategias de búsqueda y análisis de fuentes documentales en el ámbito científico. - Acción

Caracterización térmica de sistemas constructivos mediante modelos experimentales simplificados Experimental

Tutor/a principal: Beatriz Porcar Laynez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Oscar Seco Calvo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Las tareas a realizar en el TFM se enmarcan dentro del objetivo general de mejorar el comportamiento energético y operativo de los edificios mediante la implementación de tecnologías inteligentes, centradas específicamente en la construcción industrializada como elemento clave para el futuro. La investigación se orienta hacia el desarrollo de modelos simplificados que puedan ser integrados en los sistemas de inteligencia de los edificios. Estos modelos, parametrizados de manera óptima en términos de complejidad y coste computacional, permiten dar una respuesta a los flujos energéticos que se producen, maximizando así la eficiencia energética y la sostenibilidad de los edificios.
En este contexto, y con el objetivo de desarrollar soluciones modulares aplicables a edificios nuevos y renovados, se han fabricado diferentes tipos de paneles aislantes compuestos por materiales tradicionales y de tipo hidrogel. La caracterización térmica de estos paneles se llevará a cabo en condiciones reales de uso, mediante modelado empírico basado en técnicas de identificación de sistemas, específicamente mediante análisis dinámico integrado. El estudiante realizará un análisis dinámico integrado para la caracterización del coeficiente de transmitancia térmica de cada uno de los distintos componentes ensayados experimentalmente.

Las tareas a realizar incluyen:
- Tratamiento de la base de datos experimental de los ensayos de las soluciones modulares en el LECE: identificación de las variables de interés, filtrado de errores, evaluación cualitativa de los datos.
- Desarrollo de varios modelos candidatos construidos según diferentes supuestos y aproximaciones plausibles.
- Validez de los resultados obtenidos con estos modelos, teniendo en cuenta la concordancia entre las distintas series de datos y también los niveles de los residuos obtenidos con los distintos modelos.
- Identificación de las principales contribuciones a la transferencia de calor en los componentes constructivos, y traslación de estos fenómenos a los modelos de análisis dinámico integrado utilizados para obtener la transmitancia térmica requerida.

Proyecto Formativo:
Los tutores llevarán a cabo un plan de formación personalizado cuyo contenido abarcará cada uno de los puntos considerados en la descripción de funciones de las prácticas, con el soporte de ejemplos de trabajos realizados previamente por este grupo de investigación.
- Acción formativa 1: estrategias de búsqueda y análisis de fuentes documentales en el ámbito científico.
- Acción formativa 2: fundamentos y potencialidad de la utilización de elementos modulares en la construcción y su caracterización experimental
- Acción formativa 3: introducción al modelado empírico basado en técnicas de identificación de sistemas.

Consejo Superior de Investigaciones Científicas 2 propuestas

Generadores termoeléctricos de reducidas dimensiones basados en electrodeposición de nanoestructuras Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Consejo Superior de Investigaciones Científicas — IMN-CNM, CSIC C/ Isaac Newton 8 (Tres Cantos)
Descripción: El trabajo propuesto se centra en el campo de los generadores termoeléctricos, que son aquellos que pueden transformar energía térmica residual en energía eléctrica. En este aspecto, ofrecen una alternativa muy interesante para alimentar dispositivos tales como sensores que se alimenten con el calor residual emitido por el cuerpo. El principal problema que tienen estos generadores es la baja eficiencia de los materiales tradicionalmente usados, ya que ésta depende de propiedades intrínsecas del material. Sin embargo, con la llegada de la nanotecnología, se está consiguiendo aumentar esta eficiencia y, por tanto, la aplicabilidad de los mismos.
El trabajo que se propone se desarrollará en el seno del grupo FINDER (Functional Nanostructured Devices for Energy Recovering), del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC). Se basa en el estudio de generadores fabricados mediante depósito electroquímico en matrices nanoporosas flexibles. Además de la fabricación en sí, se trabajará en la caracterización de éstos materiales desde un punto de vista termoeléctrico (conductividad eléctrica, conductividad térmica, coeficiente Seebeck), teniendo que optimizar un sistema experimental desarrollado para su caracterización. También se trabajará en la caracterización de propiedades mecánicas (flexibilidad, adaptabilidad a distintas superficies) y, finalmente, optimización de la geometría final utilizando modelos ya desarrollados en COMSOL MULTIPHYSICS.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) de Tres Cantos.
Metodología: Hay transporte directo desde la UAM a nuestro instituto. Estudiantes de años anteriores han realizado su TFM con nosotros y han podido compatibilizarlo sin problema.
Perfil del/la estudiante: Físico, químico, ingeniero

Optimización de sistemas de medida de propiedades de transporte adaptados a muestras en lámina delgada para estudiar materiales termoeléctricos nanoestructurados Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Consejo Superior de Investigaciones Científicas — IMN-CNM, CSIC calle Isaac Newton 8 (Tres Cantos)
Descripción: Los materiales termoeléctricos son aquellos que pueden transformar energía térmica residual en energía eléctrica. En este aspecto, ofrecen una alternativa muy interesante para recuperar energía que, de otro modo, se perdería. La eficiencia de un material termoeléctrico está directamente relacionada con su conductividad eléctrica y coeficiente Seebeck, e inversamente relacionada con su conductividad térmica. Para caracterizar estas dos últimas magnitudes, es necesario establecer un gradiente de temperatura en la muestra, lo que se complica en el caso de muestras en lámina delgada de unas cuantas micras de espesor, sobre todo si este gradiente quiere producirse y controlarse a lo largo del espesor de la misma. Sin embargo, estas medidas son cruciales a la hora de diseñar y optimizar dispositivos termoeléctricos para distintas aplicaciones.
En el seno del grupo FINDER (Functional Nanostructured Devices for Energy Recovering), del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC), se están desarrollando sistemas experimentales centrados en la caracterización del coeficiente Seebeck y la conductividad térmica de materiales crecidos en forma de láminas delgadas, así como en la medida de la eficiencia de dispositivos termoeléctricos. El trabajo propuesto se centraría en la optimización de estos sistemas (control preciso de la temperatura, incluir medidores de flujo de calor, combinar medidas con termopares y termoresistencias con imágenes térmicas de infrarrojo de alta resolución, etc.). Toda esta optimización será apoyada con simulaciones en COMSOL MULTIPHYSICS de los distintos sistemas y materiales implicados.
Metodología: Hay transporte directo desde la UAM a nuestro instituto. Estudiantes de años anteriores han realizado su TFM con nosotros y han podido compatibilizarlo sin problema.
Perfil del/la estudiante: Tres Cantos

Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) 1 propuesta

Baterías de ion-Li de estado sólido de lámina delgada Experimental

Tutor/a principal: Enrique Vasco Matías · Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) — Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (Calle Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco)
Descripción: Grupo de Electromecanoquímica ofrece TFM experimental en baterías de ion-Li de estado sólido (SSLiB) de lámina delgada.

Aunque se espera que en un futuro próximo las baterías de estado sólido (con densidades de energía >500 Wh/kg) reemplacen a las baterías convencionales basadas en electrolitos líquidos y geles (~250 Wh/kg), a día de hoy existen limitaciones tecnológicas que impiden su implementación y comercialización. El hecho de usar electrolitos sólidos intercalados entre cátodo y ánodo formando interfaces rígidas hace que la diferencia entre las expansiones volumétricas con la incorporación de Li de los electrodos genere gradientes de tensiones mecánicas en el volumen de la batería. Tensiones que afectan la electroquímica del dispositivo, el transporte de Li, y la estabilidad mecánica de las interfaces con pérdida de contacto físico entre componentes.

El trabajo ofertado incluye: (i) Preparación de SSLiBs en un solo proceso mediante el depósito sucesivo de los componentes apilados usando un sistema de evaporación por láser pulsado. (ii) Conformado de las baterías en diferentes encapsulados (pila botón 2032 y celda Swagelok) en caja de guantes. (iii) Caracterización estructural de las SSLiBs usando técnicas de láminas delgadas (espectroscopía Raman y de iones retrodispersados, microscopía electrónica y de fuerzas, difracción de rayos x). (iv) Caracterización electromecanoquímica (carga-descarga bajo presión, voltametría cíclica, espectroscopía de impedancia...)
Metodología: El estudiante recibirá capacitación en baterías y almacenamiento de energía, láminas delgadas, preparación y caracterización de materiales, técnicas de vacío y manipulación en atmosferas controlada; desarrollará habilidades para el trabajo en equipo en un entorno internacional, dado que el grupo participa en varios proyectos europeos; y adquirirá competencias en temas emergentes (como es la transición energética hacia soluciones sostenibles, ecológicas y eficientes) con grandes perspectivas para la creación de futuras empresas, empleos, productos y servicios. El grupo cuenta con financiación propia para contratar al alumno al término de su TFM si fuera de su interés desarrollar un Doctorado en el tema.
Perfil del/la estudiante: Física, Química o Ingeniería de materiales

Endesa X Servicios, S.L 1 propuesta

Gestión de un proyecto de descarbonización en la industria Experimental

Tutor/a principal: Alfonso Martín Jiménez · Endesa X Servicios, S.L
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Endesa X Servicios, S.L — Calle Ribera Loira nº60 (Madrid)
Descripción: Planteamiento de un proyecto de descarbonización en una industria ficticia.
Estudio del funcionamiento de los diferentes pasos del proyecto, en base a la carga de la industria, esto corresponde al consumo eléctrico y térmico.
Análisis del cambio de una caldera de gas a una bomba de calor, estudio de las posibilidades de electrificación del emplazamiento, cálculo de la planta de autoconsumo que alimente la demanda, obtención de los créditos de ahorro energético, redacción de la solicitud de ayudas y subvenciones, realización del modelo económico del proyecto y diseño de la instalación de autoconsumo energético.
Perfil del/la estudiante: Físico/a

Exide Technologies SLU 1 propuesta

Estudio de nuevos materiales para reducir el proceso de corrosión en una batería de plomo-ácido Experimental

Tutor/a principal: Jesús Valenciano Martínez · Exide Technologies SLU
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Alberto Francisco Romero Rodríguez
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Exide Technologies SLU — Crtra, Nacional II, km. 41, 800 (Azuqueca de Henares)
Descripción: Exide Group es una multinacional fabricante de baterías de plomo-ácido. Uno de sus centros de I+D está localizado en la fábrica de Azuqueca de Henares (Guadalajara). De este modo, la empresa ofrece línea interna de bus que conecta Madrid con la fábrica y un servicio de comedor. En caso de que el estudiante demuestre su valía durante el desarrollo del TFM, la empresa le ofrecerá un contrato de 6+6 meses como becario tras la finalización del master.

El proyecto se desarrollará enfocado a la reducción del proceso de corrosión que se origina en la placa positiva durante el funcionamiento de una batería de plomo-ácido. Este proceso es importante ya que, es uno de los principales motivos del fallo de la batería durante su vida útil. Así, previas investigaciones han estado centradas en el uso de nuevos materiales capaces de reducir dicho proceso. En uno de estos trabajos, se demostró que el uso de ácido bórico como aditivo en el electrolito podía reducir parcialmente la corrosión de la rejilla de la placa positiva.

De esta forma, Exide Group propone estudiar el uso de la hidroboracita como aditivo en la batería de plomo-ácido, con el fin de encontrar una alternativa capaz de mejorar o igualar las prestaciones del ácido bórico.

Las tareas a realizar sería las siguientes:
1) Caracterización electroquímica del proceso de corrosión en un electrodo de rejilla positiva.
2) Estudio de corrosión en una rejilla positiva desnuda y posterior análisis metalográfico.
Metodología: Se busca un perfil con Grado en Química. Además, se valorará positivamente si el estudiante ha realizado un TFG relacionado con el campo de la electroquímica.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química

IETCC-CSIC 1 propuesta

Exploración de vias mechanoquimicas para la liberación de hidrógeno en sistemas diamonioborano-líquido iónico Experimental

Tutor/a principal: Roman Nevshupa · UAM
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: IETCC-CSIC — C/Serrano Galvache 4 (Madrid)
Descripción: El proyecto está enfocado en el problema de desarrollo de los materiales para el almacenamiento de hidrógeno en aplicaciones móviles y portables. Unos de los materiales que tiene buena termodinámica y cinética de liberación de H2 es diamonia diborano y su aducto a etano (EDAB). Recientes estudios han demostrado que la temperatura de liberación de H2 se puede disminuir y se puede reducir la emisión de gases contaminantes como amoniaco, a través de utilización de disolventes con base en varios líquidos iónicos. A parte de la forma tradicional de liberación de H2 a través de energía térmica, existen otros métodos basados en energía fotónica, radiación de microondas o aplicación de energía mecánica. Está última es prometedora para varias aplicaciones portables o móviles ya que permite recoger la energía mecánica de la naturaleza y utilizarla para la obtención de H2 sin necesidad de transformar esta energía en otras formas (eléctrica, luego térmica). De esta forma se simplifica el dispositivo y se reducen las perdidas lo que afecta positivamente a la eficiencia global de los dispositivos de energía de hidrógeno. Nuestro grupo ha probado la eficacia de la aplicación de energía mecánica para la liberación de gases en varios hidruros (MgH2, NaAlH3) y la reactividad de los líquidos iónicos. En este proyecto se pretende explorar la posibilidad de conseguir liberación de H2 en sistemas EDAB-líquido iónico utilizando la espectrometría de masas acoplado a un reactor mecanoquímico y varias técnicas de caracterización de materiales y superficies.
Metodología: Es un estudio exploratorio en búsqueda de formas más eficientes para conseguir liberación de hidrógeno en materiales de base aminoborano. Es un estudio completamente novedoso. El trabajo permite obtener conocimientos teóricos y prácticos en utilización de espectrometría de masas, sistemas de ultra alto vacío, ensayos tribológicos, caracterización de materiales y superficies utilizando RMN, FTIR, Raman-confocal, etc., así como los métodos de estudios interdisciplinarios.
Perfil del/la estudiante: químico, ingeniería de materiales, físico

Instituto IMDEA Energía 5 propuestas

Nuevas redes metal-orgánicas para la producción fotocatalítica de hidrógeno verde Experimental

Tutor/a principal: Sergio Carrasco · Instituto IMDEA Energía
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Mostoles)
Descripción: El objetivo de este TFM es desarrollar nuevos polímeros de tipo red metal-orgánica (del inglés, MOF) para la producción fotocatalítica de hidrógeno verde, prestando particular atención al diseño, síntesis y caracterización del material. Recientemente, IMDEA Energía ha desarrollado el MOF con mejor rendimiento en la reacción de división del agua descrito hasta la fecha, denominado IEF-11. Este polímero de coordinación, basado en titanio y ácido escuárico, permite modular sus propiedades fisicoquímicas y mejorar su actividad fotosintética a partir del dopaje con otros cationes metálicos y ligandos orgánicos.
Las tareas del estudiante serán: 1) llevar a cabo la síntesis del material IEF-11 dopado con otros cationes (p. ej. Fe, Mn, Zr, Ce, etc.) y ligandos (p. ej. escuaramida) fotoactivos, bien mediante síntesis solvotermal o asistida por microondas, con el objeto de disminuir el tamaño de partícula y controlar la cantidad de defectos, modulando así la posición del bandgap a voluntad. 2) La caracterización físico-química de todos los materiales obtenidos, incluyendo: estructura (difracción de rayos X en polvo/monocristal), composición (espectroscopias FTIR, análisis elemental), tamaño y morfología (microscopia electrónica de transmisión/barrido, dispersión de luz dinámica), estabilidad térmica (TGA) y química (medida de liberación de ligando en distintos medios orgánicos, acuosos, de diferente pH mediante HPLC-DAD/MS), propiedades texturales (área superficial, tamaño de poro mediante adsorción de gases) y fotoquímicas (estimación del bandgap mediante espectroscopia UV-Vis de reflectancia difusa). 3) Si se dispusiera de tiempo suficiente tras completar las tareas anteriores, evaluación preliminar de la liberación de hidrógeno (GC-TCD) para los mejores candidatos.
Metodología: Este TFM se desarrollará íntegramente en IMDEA Energía (Móstoles), un Instituto líder en investigación científica en Europa que cuenta con el sello de la Excelencia Maria de Maeztu. En particular, la estancia del estudiante será realizada en la Unidad de Materiales Porosos Avanzados, grupo de referencia en la síntesis de materiales MOF a nivel internacional. El estudiante contará con el apoyo y el seguimiento periódico de expertos en la materia, podrá explorar y entrar en contacto con profesionales de varias disciplinas en un contexto multidisciplinar y adquirirá capacidades de independencia para su futuro profesional en el campo de la energía.
Perfil del/la estudiante: Química Inorgánica y de Materiales

Diseño de sistemas basados en perovskitas para aplicaciones fotocatalíticas Experimental

Tutor/a principal: Patricia Horcajada Cortés · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Yolanda Pérez Cortés
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: El objetivo del TFM es diseñar perovskitas basadas en bismuto con excelente estabilidad para ser utilizadas como potenciales fotocatalizadores para reacciones de interés industrial como eliminación del azufre presente en combustibles (i.e. desulfuración foto-oxidativa). La investigación propuesta plantea diversos campos de aplicación con gran impacto social: Industria (perovskitas más estables con propiedades optoelectrónicas para aplicaciones fotocatalíticas), Ciencia de los Materiales (materiales sostenibles y fáciles de sintetizar), Ingenierías o Química Ambiental (eliminación de azufre de combustibles) y Fotocatálisis (empleo de luz visible en reacciones catalíticas).
Las tareas a desarrollar: 1. Síntesis de nuevas perovskitas más estables basadas en bismuto, utilización de método de síntesis solvotermal. 2. Caracterización fisicoquímica del material (difracción de rayos X en polvo, espectroscopia FTIR), estudios de estabilidad térmica (análisis termogravimétrico) y estabilidad en medios orgánicos y acuosos. 3. Evaluación de sus propiedades optoelectrónicas (Espectroscopía ultravioleta-visible por reflectancia difusa y Fotoluminiscencia). 4. Estudio y evaluación de la actividad fotocatalítica de los sistemas basados en perovskitas para la eliminación de azufre de combustibles.
Este TFM se desarrollará en la Unidad de Materiales Porosos Avanzados en el Instituto IMDEA Energía (Móstoles) que cuenta con el sello de la Excelencia María de Maeztu.
Perfil del/la estudiante: Móstoles

Oxidación fotoelectroquímica de compuestos orgánicos para la generación de combustibles y productos químicos de alto valor añadido Experimental

Tutor/a principal: Miguel García Tecedor · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Mariam Barawi Moran · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: En el presente trabajo fin de máster se propone el diseño y fabricación de fotoelectrodos basados en materiales orgánicos (polímeros conjugados porosos, MOFs, COFs, etc) e inorgánicos (óxidos metálicos semiconductores) para su posterior aplicación en reacciones químicas para la generación de combustible solares y productos químicos de alto valor añadido, tales como la generación de hidrógeno verde y la oxidación de compuestos orgánicos.
Se explorarán diversas rutas de síntesis y optimización de estos materiales mediante técnicas de dopado, nanoestructuración y fabricación de heterouniones. Además, los materiales fabricados se caracterización a través de un amplio rango de técnicas morfológicas, estructurales, composicionales, eléctricas y espectroscópicas, haciendo especial hincapié en el análisis de los mecanismos de transferencia de carga y catálisis en condiciones de reacción.
Mediante la realización de este TFM, el alumno/a adquirirá una experiencia notable en síntesis y caracterización de materiales, así como un conocimiento detallado de la ruta fotoelectroquímica, una de las alternativas más prometedoras en la actualidad para la generación de combustibles solares y productos químicos en la industria.
Además, el alumno/a tendrá la posibilidad de desarrollar su TFM en uno de los centros referente de investigación en la Comunidad de Madrid, siendo IMDEA Energía un centro altamente competitivo que posee el sello de excelencia investigadora María de Maeztu. Las Unidades María de Maeztu del Programa de Excelencia Español identifican y promueven la excelencia en la investigación científica de alto impacto realizada en los centros de I+D de vanguardia.
Metodología: El TFM se llevará a cabo en la Unidad de Procesos Fotoactivados de IMDEA Energía.
Perfil del/la estudiante: Física, Química, Ciencia de Materiales o similar.

Producción de amoníaco verde mediante Fotosíntesis Artificial Experimental

Tutor/a principal: Laura Collado Brunete · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Alejandro Herrero Pizarro
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: La producción de amoniaco verde es un proceso energético con gran potencial para lograr la transición hacia una economía neutra en carbono. En la actualidad, existe un gran interés en la búsqueda de rutas sostenibles para la síntesis de amoniaco, que permitirían ampliar el uso de este compuesto en un amplio abanico de aplicaciones: fertilizantes, combustibles (vehículos, transporte marítimo, aviones), generación de electricidad, almacenamiento de energía, industria química, etc.

Este trabajo de fin de master se centra en un estudio de producción de amoníaco verde, siguiendo una ruta fotocatalítica en fase líquida a partir de N2, agua y luz, empleando catalizadores basados en semiconductores inorgánicos activos bajo iluminación UV o UV/visible.
Este trabajo experimental engloba un estudio completo del proceso que incluye: (i) preparación de catalizadores, basados en materiales abundantes y no tóxicos mediante métodos hidrotermales; (ii) estudio de sus propiedades más relevantes mediante técnicas de caracterización físico-químicas y optoelectrónicas; (iii) evaluación de la actividad fotocatalítica bajo iluminación UV y/o visible.
Perfil del/la estudiante: Química, Ingeniería Química, Ciencias Ambientales y similar

Reacciones fotocatalíticas de oxidación-reducción para obtener productos de alto valor añadido Experimental

Tutor/a principal: MIGUEL GÓMEZ MENDOZA · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: MIGUEL GÓMEZ MENDOZA · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (MÓSTOLES)
Descripción: La Fotosíntesis Artificial se basa en el uso de luz solar para convertir CO2 y agua en compuestos útiles para la energía como CO, metano, metanol e hidrógeno, tal como lo hacen las plantas verdes para la obtención de azúcares. En nuestro grupo de investigación trabajamos para desarrollar una nueva generación de materiales híbridos organo-inorgánicos que sean capaces de promover de manera eficiente, mediante reacciones fotocatalíticas y fotoelectroquímicas, las transformaciones químicas necesarias para llevar a cabo estos procesos.

El principal objetivo del trabajo final de MASTER es el estudio de procesos de interés de industrial (oxidación-reducción de fenol, obtención etanol, etc.) vía fotocatalítica. Para ello se emplearán diferentes fotocatalizadores orgánico-inorgánico que se caracterizarán a través de técnicas espectroscópicas y cromatográficas avanzadas. Para lograr el objetivo principal se desarrollarán los siguientes objetivos específicos:

* Preparación y caracterización de fotosensibilizadores de interés.
* Identificación mediante cromatografía de gases-masas de los intermedios y productos generados en los procesos fotocatalíticos estudiados.
* Identificación del mecanismo de reacción mediante absorción transitoria.

Herramientas a disposición del alumno/a:
El/la alumno/a aprenderá el manejo de técnicas espectroscópicas de caracterización estructural como la resonancia magnética nuclear (RMN); así como la cromatografía líquida (HPLC) y de gases (GC-MS). Dentro del marco de las técnicas fotofísicas, se emplearán la fotoluminiscencia en estado estacionario y resolución temporal así como la absorción transitoria. Además, se aprenderá el manejo de software especializado como OriginLab.
Metodología: TFM multidisciplinar que involucra tareas experimentales en síntesis, preparación y un amplio empleo de técnicas avanzadas de caracterización.
Perfil del/la estudiante: Química o ingeniería química

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) 6 propuestas

Almacenamiento termoquímico de energías renovables Experimental

Tutor/a principal: Juan Manuel Coronado Carneiro · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Raquel Portela Rodríguez · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El almacenamiento de calor en baterías térmicas puede contribuir a acumular el exceso de generación eléctrica renovable, aumentando su eficiencia. Para conseguir este objetivo es posible usar reacciones cíclicas de óxidos redox a temperaturas elevadas (500-700 ºC), que pueden ganar o perder calor cambiando el sentido de la reacción en función de las condiciones de operación. Para su aplicación práctica es necesario conformar estos materiales de modo que tengan una resistencia mecánica adecuada sin perder sus propiedades. En este TFM se propone un trabajo experimental consistente en la preparación de materiales para el almacenamiento termoquímico de energías renovables y su conformado, así como su caracterización mediante diversas técnicas como por ejemplo difracción de rayos X, la porosimetría de Hg, la espectroscopía Raman o la microscopía electrónica, así como su ensayo en condiciones de laboratorio
Metodología: A desarrollar en el campus de la UAM con horario flexible en función de la disponibilidad del equipamiento y las necesidades experimentales e
Perfil del/la estudiante: Iniciativa para trabajar en el laboratorio y analizar los resultados, extrayendo conclusiones y plasmándolas en informes. Trabajo en equipo. Capacidad de comunicarse en inglés.

Desarrollo de catalizadores para la producción de metanol verde a partir de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Rufino Manuel Navarro Yerga · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Noelia Mota Toledo · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Se denomina metanol verde a aquel metanol que se produce de forma renovable y sin generar emisiones contaminantes y producido a partir de hidrógeno verde y conversión de CO2. El metanol verde puede utilizarse en muchas aplicaciones industriales y como combustible líquido bajo en carbono y plantea una alternativa prometedora al combustible fósil en áreas con un gran desafío de descarbonización como el transporte marítimo. En este marco, el objetivo global del proyecto es la investigación y desarrollo de una nueva generación de catalizadores con mayor actividad, selectividad y resistencia para la síntesis de metanol a partir de CO2. Los objetivos específicos de las actividades a realizar en el TFM incluirán: preparación de catalizadores, caracterización fisicoquímica detallada de catalizadores y, determinación de la actividad de los catalizadores preparados en la reacción de síntesis de metanol a partir de CO2. El TFM ofrecerá una formación que permitirá tener capacitación para abordar tareas y actividades de investigación relacionados con la catálisis aplicada en energía y combustibles renovables. Específicamente, el programa permitirá adquirir conocimientos básicos y prácticos en preparación de catalizadores, en las técnicas más habituales de caracterización de materiales y catalizadores, para la medida de la actividad catalítica a nivel de laboratorio (uso de reactores y medios analíticos) y, habilidad para desarrollar tareas en laboratorios así como la puesta en práctica de proyectos de investigación.
Metodología: El TFM se realizará en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC ubicado en el campus de Cantoblanco
Perfil del/la estudiante: Ingeniería o Grado en Química, materiales

Calefacción magnética aplicada a la valorización de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Ana Belén Dongil de Pedro · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: La conservación y la eficiencia energética serán retos fundamentales en una sociedad sostenible. En este sentido, para muchas aplicaciones el calentamiento por inducción es el método de calentamiento más eficiente desde el punto de vista energético, ya que la energía se transfiere directamente al interior del material a calentar. Además, para aplicaciones que requieren temperatura constante con frecuentes encendidos y apagados, como es el caso de la energía renovable, el calentamiento por inducción es muy conveniente. En estos sistemas, las nanopartículas magnéticas en el interior del lecho catalítico calentarían selectivamente la fase activa por inducción, lo que supondría un importante ahorro de energía y también puede aliviar los problemas de gestión del calor que se dan en los reactores convencionales. Además, a escala nanométrica el calentamiento por inducción es inmediato, lo que acelera el proceso de conversión. Para mejorar la eficiencia de calefacción magnética es necesario optimizar el magnetismo de las nanopartículas. Para ello, podemos ajustar el tamaño de las partículas, la fase cristalina y la composición.
El objetivo del proyecto es desarrollar catalizadores para la hidrogenación de CO2 con calefacción magnética. Para ello se emplearán perovskitas que son óxidos de fórmula general ABO3. Los cationes A y B pueden sustituirse parcialmente, dando lugar a una gran variedad de materiales con distintas propiedades.
En esta línea de investigación el estudiante realizará 1) estudio de la bibliografía; 2) síntesis de catalizadores, 3) caracterización (microscopía TEM, rayos X, etc.) y actividad catalítica y 4) análisis y discusión de los resultados.
Perfil del/la estudiante: Químico, ingeniero químico

Desarrollo de catalizadores para la síntesis directa de dimetil carbonato por reacción entre CO2 y metanol Experimental

Tutor/a principal: Consuelo Alvarez Galván · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Belén Bachiller Baeza · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Cantoblanco)
Descripción: El TFM abordará el desarrollo de catalizadores eficientes y novedosos, basados en óxidos mixtos para la síntesis de dimetilcarbonato (DMC), por reacción directa
entre CO2 y metanol.
Las actividades se centrarán en la síntesis de materiales basados en óxidos reducibles. Con el fin de establecer relaciones entre su reactividad y sus propiedades fisicoquímicas, los materiales se caracterizarán por diferentes técnicas, tales como: adsorción-desorción de N2 (propiedades texturales), difracción de rayos X (fases cristalinas); reducción a temperatura programada (propiedades redox); desorción a temperatura programada de NH3 y CO2 (propiedades ácidas y básicas). Los ensayos de actividad catalítica se realizarán en un reactor de lecho fijo analizando los productos de reacción por cromatografía de gases.
Perfil del/la estudiante: Química o Ingeniería Química

Producción de monómeros a partir de biomasa mediante catálisis heterogénea Experimental

Tutor/a principal: Rafael Mariscal López · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jose Antonio Pulido Almagro
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El empleo de plásticos es generalizado en las sociedades actuales, pero su degradación presenta un enorme problema para
nuestros mares y océanos. Una vía para mitigar este problema es la producción de bioplásticos, los cuales proceden de la biomasa
lignocelulosa que no compite con la alimentación humana y animal. En este contexto, el presente TFM aborda el reto de la
transformar la biomasa lignocelulósica a monómeros, precursores mediante polimerización de los bioplásticos, de manera viable y
competitiva con respecto a los procesos procedentes del petróleo.
El presente TFM es desde el punto de vista formativo bastante completo porque va a tratar de alguna manera los tres aspectos
fundamentales de la catálisis heterogénea: (i) Medidas de actividad catalítica que se llevarán a cabo en un sistema de reacción
apropiado, donde previamente su puesta a punto junto con la del sistema de análisis de los productos de reacción será abordada.
Esto permitirá conocer las propiedades catalíticas (conversión, selectividad y estabilidad) de nuestros materiales catalíticos e
identificar el que mejor comportamiento presenta; (ii) Preparación de catalizadores heterogéneos a ser ensayados en la reacción(es)
de interés. La relevancia del método y sus variables puede ser muy importante en su posterior comportamiento catalítico por lo que
serán estudiadas y optimizadas; y (iii) Caracterización de los catalizadores, se van a someter a su estudio por una amplia gama de
técnicas fisicoquímicas con objeto de explicar su comportamiento catalítico, esto nos permitirá establecer una relación
estructura-actividad y en consecuencia preparar catalizadores mejorados.
Perfil del/la estudiante: Químico o Ingeniero Químico

Preparación y medida de catalizadores para la síntesis de metanol a partir de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Sergio Liuzzi
Segundo/a tutor/a: Cristina Peinado
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El alumno preparará por distintos métodos catalizadores sólidos para la síntesis de metanol a partir de CO2 e H2. La actividad de estos catalizadores se medirá en un reactor continuo catalítico heterogéneo, utilizando cromatografía de gases para obtener los datos correspondientes. El alumno aprenderá técnicas de síntesis de materiales sólidos, protocolos de medida catalítica y a obtener datos de estas medidas, como la conversión, selectividad, actividad del catalizador y estabilidad del mismo. El tema del trabajo es de gran actualidad, ya que el desarrollo de la obtención de electrocombustibles, como lo sería el metanol obtenido de CO2 e H2 verde, es una de las estrategias que se contemplan internacionalmente para la descarbonización del sistema energético a corto y medio plazo.
Perfil del/la estudiante: Química, Ingeniería Química, Ingeniería Ambiental, entre otros

Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) 3 propuestas

Electrocatalizadores basados en ZnO para la reacción de reducción de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Nataly Carolina Rosero Navarro · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: La reducción electrocatalítica del dióxido de carbono (CO2) es una estrategia eficaz para la eliminación de este gas a la vez que se producen combustibles sintéticos y productos de interés industrial: monóxido de carbono (CO), Hidrógeno (H2) ácido fórmico (HCOOH), etileno (C2H4) y otros. Los potenciales termodinámicos de oxidación-reducción conducen a una escasa selectividad de los productos objetivo. Por lo tanto, sigue siendo difícil producir selectivamente un producto específico con un alto rendimiento a partir de CO2. Los materiales basados en metales del grupo del platino han mostrado buenos rendimientos, pero debido a su coste y escasez se pretenden desarrollar catalizadores más accesibles. En este trabajo, se estudiarán materiales inorgánicos basados en ZnO como nuevos catalizadores electrocatalíticos de reducción de CO2.
Los objetivos generales son:
1. Síntesis de materiales inorgánicos mediante procesos de reacción en disolución (Sol-gel) y en estado sólido. Se evaluarán parámetros de síntesis para conocer su efecto en la reducción de CO2. Caracterización fisicoquímica.
2. Preparación de electrodos a partir de los materiales preparados. Se evaluará la configuración de electrodos combinando el electrocatalizador con conductores iónicos y electrónicos, y aglutinantes.
3. Evaluación de la reducción electroquímica de CO2 a partir de los electrodos preparados. Uso de Celda-H acoplada a cromatografía de gases para determinar los productos resultantes.
Al final de la investigación, se espera obtener valiosos conocimientos sobre electrocatalizadores abundantes y medioambientalmente aceptables para la reducción de CO2.
Metodología: Dos tutores.
Este trabajo se lleva a cabo en el marco de un proyecto europeo H2020 en vigor.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o graduado en Energía, Materiales, Química

Electrolitos solidos con microestructura diseñada Experimental

Tutor/a principal: Nataly Carolina Rosero Navarro · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Proyecto bajo el marco del proyecto nacional MICROXIDE (ref. TED2021-130911B-I00), financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y por la Unión Europea “NextGenerationEU” /PRTR. El desarrollo de sociedades más sostenibles se ha convertido en un objetivo urgente en todo el mundo. Las baterías eléctricas son una de las tecnologías de almacenamiento de energía más importantes. En los últimos años, se ha investigado intensamente la fabricación de baterías de estado sólido; sin embargo, el rendimiento electroquímico estable a altas densidades de corriente sigue siendo un objetivo desafiante. Este proyecto tiene como objetivo el diseño de nuevos electrolitos cerámicos de iones de litio con una microestructura que permita su aplicación en baterías de nueva generación con una carga rápida. Los objetivos generales de esta investigación incluyen: (1) Sintetizar nuevos electrolitos sólidos compuestos utilizando óxidos vitrocerámicos como modificadores de los límites de grano con propiedades electroquímicas, químicas y mecánicas mejoradas. La síntesis se llevará a cabo mediante procesos de solución y reacción en estado sólido, incluida la sinterización por plasma. Se evaluarán propiedades fisicoquímicas y electroquímicas. (2) Estudiar los mecanismos de transferencia de litio de electrolito sólido y metal de ánodo de litio mediante técnicas AC/DC combinadas con observación ex-situ mediante microscopía electrónica de barrido. (3) Integrar el conocimiento derivado de estos estudios para construir baterías totalmente de estado sólido. El material del cátodo se aplicará sobre la superficie del electrolito sólido. El comportamiento de carga-descarga y espectroscopia de impedancia. Análisis ex-situ también se llevarán a cabo para examinar la integridad del electrolito y las interfaces.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o graduado en Energía, Materiales, Química o afines

Síntesis de catalizadores bifuncionales por el método sol-gel para baterías de Zn-O2 en medio básico Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: La dependencia de recursos críticos dentro de la UE muestra la urgente necesidad de desarrollar métodos de almacenamiento de energía eficientes, duraderos, económicos y medioambientalmente sostenibles. Al mismo tiempo, la electrificación del transporte pesado requiere el desarrollo de materiales electroquímicamente activos capaces de catalizar los diferentes procesos que ocurren en el interior de baterías de alta densidad energética, como las baterías de Zn-O2 (ZAB) abordadas en este estudio. La alta densidad energética de las baterías ZAB permite su uso en industrias que actualmente se consideran no aptas para la electrificación, como el transporte pesado por carretera, el transporte marítimo, el transporte fluvial o la aviación de mediano tamaño. Sin embargo, las baterías ZAB se encuentran en una etapa muy temprana de desarrollo para uso a escala industrial debido a su corta vida útil, ciclabilidad, riesgo de inflamabilidad debido al uso de electrolitos orgánicos y dependencia de materiales críticos o estratégicos como el Pt y otros materiales críticos. Estos puntos conflictivos se han abordado utilizando múltiples alternativas, siendo una de la más destacadas el uso de materiales a base de carbono, la sustitución total del Pt por múltiples metales de transición o la sustitución parcial del Pt por otros metales. En este trabajo se propone el desarrollo de un catalizador bifuncional basado en Fe-Ti, Mn-Fe por método sol-gel, su procesamiento como electrodo y su caracterización en batería.
Metodología: Este trabajo se desarrolla en el marco de un proyecto europeo en activo.
Perfil del/la estudiante: Químico; Ingeniero; Fisico; conocimientos de energía

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) 8 propuestas

Fabricación y estudio de nanogeneradores piezoeléctricos Experimental

Tutor/a principal: Bernd Wicklein · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: La recolección de energía ambiental mediante nanogeneradores es un área emergente en la nanociencia para la transición ecológica y digital. Puede contribuir con energía eléctrica renovable al abastecimiento de nuestra sociedad y también a la alimentación de sensores y otros dispositivos autónomos relacionados con el internet-of-things.

En este sentido el proyecto está enmarcado en la preparación de materiales nanocomposites con propiedades piezoeléctricos que son capaces de convertir energía mecánica en electricidad. Mediante impresión 3D se preparará muestras y dispositivos más eficaces en está conversión.
El proyecto tiene aspectos experimentales como la preparación de nanopartículas oxido metálicas con propiedades piezoeléctricas y su integración en biopolímeros aptos para la impresión 3D. Y por otro lado, el proyecto también ofrece la posibilidad de explorar simulaciones en COMSOL Multiphysics para predecir la geometría imprimida y la respuesta eléctrica obtenida.
Otro aspecto clave para garantizar una formación integral de la/el estudiante en materiales para la energía es su introducción a técnicas de caracterización de los materiales preparados (XRD, FTIR, TGA, SEM/TEM etc.) así como sus propiedades eléctricas y mecánicas. Finalmente, se integrarán las piezas imprimidas en un nanogenerador para evaluar la generación de energía en el contexto de sensores autónomos y la figura de mérito del nanogenerador.
Perfil del/la estudiante: Quimico, fisico

Estudio del sistema Zn(1-x)Mg(x)Fe2O4 como componente magnetostrictivo en composites magnetoeléctricos para tecnologías de recolección de energía biocompatibles Experimental

Tutor/a principal: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Lourdes Calzada · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Los materiales cerámicos o poliméricos ferroeléctricos son una tecnología madura y ubicua, en investigación para tecnologías piezoeléctricas de recolección de energía (Energy Harversting en inglés). Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica para alimentar electrónica de baja potencia. Constituyen la alternativa más prometedora a las baterías en redes de sensores inalámbricos, fundamentales para la implementación de la industria 4.0 y la IoT y la resolución de los desafíos energéticos que plantean. Los materiales piezoeléctricos son también uno de los componentes de los composites magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de elementos piezoeléctricos y magnetostrictivos son transductores magnetoeléctricos, capaces de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, facilitando un concepto alternativo de recolección.

Este proyecto está concebido como una iniciación a la investigación en materiales compuestos multiferroicos, en concreto para transducción magnetoeléctrica, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contempla el desarrollo de un nuevo material compuesto piezoeléctrico-magnetostrictivo bajo diseño, incluyendo su procesado, así como su caracterización estructural y microestructural, y de sus propiedades orientada a su aplicación en recuperación de energía. El estudiante adquirirá capacidades en un abanico de técnicas de procesado avanzado en volumen y láminas delgada, de caracterización estructural y microestructural (difracción de rayos X, microscopías electrónicas y de campo cercano), y de las propiedades físicas (eléctricas, magnéticas, piezoeléctricas y magnetoeléctricas) en distintas escalas.
Metodología: Preferencia para alumnos que hayan solicitado la JAE-INTRO-ICMM
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado tanto para físicos como para químicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante.

Preparación y caracterización de una nueva matriz Sol-Gel nano-porosa para optimizar la sensibilidad en respuesta como nanosensores ópticos. Experimental

Tutor/a principal: David Levy Cohen · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Cantoblanco)
Descripción: Una de las ventajas más importantes del procesamiento sol-gel para preparar nuevos materiales en forma de recubrimientos ópticos (Thin-Films) es la capacidad de controlar las propiedades estructurales de los micro/nanoporos del nuevo material que se pretende desarrollar en términos de sus propiedades estructurales y morfologicas: tamaño, forma y densidad de poros. En nuestro caso, las micro / nano-dimensiones de los poros, así como el número de poros y sus propiedades funcionales tendrán una influencia muy importante en la superficie efectiva sobre la cual se pretende confinar moléculas moleculas fotoactivas fluorescentes que se incorporaran en un proceso posterior y que serán capaces de tener una respuesta óptica a un estimulo externo, que sean candidatos para el diseño de nanosensores específicos. Se pretende utilizar un nuevo proceso de síntesis de thin-films y controlar las propiedades estructurales para mejorar la respuesta óptica de los posibles nanosensores.
Metodología: Se adquirirá experiencia en equipos de caracterizacion de materiales y utilización tecnicas/equipos ópticas de medición.
Perfil del/la estudiante: Conocimientos de quimica, manejo de SW básico

Impresión 3D de polímeros polares con patrones piezoeléctricos para el desarrollo de prototipos autoalimentados Experimental

Tutor/a principal: Cristina Pascual González
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: La próxima generación de infraestructuras inteligentes será capaz de llevar a cabo simultáneamente tareas estructurales y funcionales. La impresión 3D es una técnica especialmente interesante para este propósito, ya que no solo permite la producción de formas complejas, sino que también puede utilizarse como herramienta para establecer propiedades dentro de la propia estructura tridimensional. Los materiales más atractivos para este cometido son los piezoeléctricos, que generan una respuesta eléctrica bajo esfuerzo mecánico. Este proyecto propone un enfoque novedoso para desarrollar prototipos inteligentes, mediante la integración de patrones piezoeléctricos en zonas específicas dentro de una estructura, con el fin de obtener una respuesta de tensión selectiva en condiciones de carga definidas. Los materiales piezoeléctricos adecuados para esta tecnología son el PVDF y el PLLA, o nanocomposites reforzados por fases inorgánicas ferroeléctricas.
En primer lugar, el candidato adquirirá conocimientos físicos sobre piezoelectricidad y se familiarizará con técnicas de caracterización de propiedades ferro- y piezoeléctricas. En segundo lugar, desarrollará habilidades por medio del diseño y la impresión 3D, aprendiendo el efecto que tienen los parámetros de impresión (temperatura de extrusión, velocidad de impresión, etc…) sobre las propiedades del material. Por último, adquirirán competencias profesionales (autonomía, determinación y herramientas para desenvolverse ante los problemas) en el ámbito de la investigación, que le resultarán útiles para adentrarse en el mundo laboral.
Metodología: Preferencia para alumnos que hayan solicitado la JAE-INTRO-ICMM
Perfil del/la estudiante: Física, Química, Ingeniería de materiales o mecánica

Recolección de energía con láminas delgadas flexibles Experimental

Tutor/a principal: Jesús Ricote Santamaría · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Íñigo Bretos Ullívarri · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Actualmente hay un interés creciente en el desarrollo de dispositivos de recolección de energía eficientes y de bajo coste. Los óxidos ferroeléctricos se presentan como una gran oportunidad en este ámbito ya que presentan la ventaja de poder captar energía de diferentes fuentes (mecánica, térmica, solar). Composiciones tales como el BiFeO3 se han situado como una de las mejores opciones.
Una de las configuraciones preferidas para dispositivos de recolección de energía a partir de múltiples fuentes (multisource energy harvesting) son las micropalancas, lo que requiere el depósito del material sobre un substrato flexible. Desafortunadamente, los materiales plásticos no soportan las altas temperaturas que requiere la cristalización de los óxidos metálicos. Esto se puede resolver a través de la aplicación de estrategias que favorecen la cristalización a bajas temperaturas de estos óxidos, o bien, de la búsqueda de substratos alternativos. En nuestro grupo de investigación trabajamos en ambas alternativas.
En este trabajo fin de máster se plantea un trabajo para explorar la segunda posibilidad: el depósito de láminas de BiFeO3 sobre substratos de mica. Además de soportar temperaturas relativamente altas, se sabe que cuando es suficientemente delgada, la mica se hace flexible. La preparación de la lámina se realizaría por depósito de disoluciones (Chemical Solution Deposition) sobre substratos de mica, que posteriormente se adelgazarían hasta hacerlos flexibles. La carga eléctrica generada mediante flexión (por efecto piezoeléctrico), calentamiento (efecto piroeléctrico) e iluminación (efecto fotoeléctrico) se medirán en electrodos interdigitales depositados sobre la lámina.
Perfil del/la estudiante: Físico, Químico, Ingeniero de Materiales

Recuperación y reutilización de metales de pilas gastadas de ion litio Experimental

Tutor/a principal: Francisco del Monte Muñoz de la Peña · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: María Concepción Gutiérrez Pérez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Recuperación de metales de pilas gastadas de ion litio (de tipo LCO, NMC, NCA y LFP) utilizando mezclas eutécticas como agentes de extracción y reutilización de los metales obtenidos en diversas aplicaciones (por ejemplo, nuevas pilas)
Actividades:
1. Preparación de las mezclas eutecticas
2. Extracción de metales utilizando mezclas eutécticas.
3. Análisis de la eficiencia del proceso extractivo
4. Utilización de los metales extraídos en diversas aplicaciones (por ejemplo, nuevas pilas)
Metodología: Posibilidad de continuar tesis doctoral con contrato asociado a proyecto.
Perfil del/la estudiante: Quimico

Electrolitos para almacenamiento de energía por métodos electroquímicos Experimental

Tutor/a principal: Francisco del Monte Muñoz de la Peña · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Marisa Ferrer Pla · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El proyecto tiene como objetivo la preparación de electrolitos utilizando mezclas eutécticas para sistemas de almacenamiento electroquímico de energía, especialmente en supercondensadores pero también se explorarán los condensadores termoeléctricos.

El candidato realizará las siguientes tareas en el proyecto.
- PREPARACION DE ELECTROLITOS A PARTIR DE MEZCLAS EUTECTICAS
- ESTUDIO DE ESTRUCTURA DE SOLVATACIÓN DE ELECTROLITOS POR TECNICAS ESPECTROSCOPICAS (RAMAN, NIR, NMR, ETC.).
- REALIZACION DE MEDIDAS ELECTROQUIMICAS (SUPERCONDENSADORES Y CONDENSADORES TERMOELECTRICOS).

El candidato adquirirá una formación con conocimientos en el área de materiales para la energía y el medioambiente, se familiarizará con rutas de síntesis y procesado de materiales, y aprenderá a interpretar los resultados espectroscópicos para poder proponer la estructura de solvatación de cada uno de los electrolitos.
Metodología: Posibilidad de continuar tesis doctoral con contrato asociado a proyecto.
Perfil del/la estudiante: Quimico

Estudio de moléculas fotoactivas en superficies a la escala atómica Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Pablo Merino Mateo
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: La última década ha supuesto una revolución respecto a la capacidad de manipular átomos y moléculas para su uso en tecnologías fotónicas. Uno de los grandes retos actuales es la utilización de luz solar para controlar procesos optoelectrónicos fundamentales como la absorción, la emisión o la disipación de fotones. Dominar dichos procesos puede potencialmente permitir el diseño de células fotovoltaicas y paneles OLED más eficientes, que resulten en una descarbonización más efectiva de nuestra sociedad. En este trabajo de fin de master proponemos el estudio de nuevos materiales moleculares que presentan propiedades interesantes cuando interaccionan con luz. Se sintetizarán y estudiarán estructuras de baja dimensionalidad basadas en moléculas con estructura 7,7′-diazaisoindigo y 7-azaindol depositadas sobre superficies cristalinas y se analizarán sus propiedades mediante técnicas experimentales de caracterización complementarias, tales como la microscopia de efecto túnel (STM), la espectroscopia Raman y la espectroscopia de fotoemisión (XPS). El objetivo de este trabajo es explorar procesos modelo inducidos mediante luz en la frontera entre la física de superficies, la nano-óptica, la síntesis orgánica.
Metodología: Información del centro de investigación donde se va a realizar el TFM. https://www.icmm.csic.es/

Cualquier información acerca de los tutores científicos.

https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/members/permanent-staff/eva-maria-garcia-frutos/

https://pablomerinomateo.wordpress.com/
Perfil del/la estudiante: Grado en Física, Grado en Química

Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) 1 propuesta

Fabricación y caracterización de materiales termoeléctricos respetuosos con el medio ambiente para la generación de energía limpia. Experimental

Tutor/a principal: Andrés Conca Parra · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos)
Descripción: Thermoelectric materials directly convert heat into electricity without even the need of moving parts, the number of applications is growing strongly to improve overall energy efficiency of the society by making use of waste heat or diffuse heat sources. The development of new material solutions based on non-toxic and non-scarce elements is critical.
In this project, the student will produce and characterize thermoelectric Heusler alloy Fe2VAl pure and doped thin films, made of elements with large availability and reduced environmental concerns. Films will be grown at different temperatures in an ultra-high-vacuum (UHV) deposition chamber with sputtering, which is an industry-relevant technology with large versatility. The student will learn how to prepare substrates, the protocols involved when dealing with UHV and in general in clean room-like environments. Thermoelectric characterization will be carried out by using in house Seebeck and Hall effect setups, determining the Seebeck parameter, electrical conductivity, and charge carrier concentration. In addition, thickness, roughness and crystalline structure will be determined using a last generation X-ray diffractometer with state of the art capabilities, including an X-ray micro source and a 2D detector for reciprocal space mapping. A scanning electron microscope will be used to image the surface.
Metodología: página web del grupo FINDER: https://finder.imn-cnm.csic.es/
Perfil del/la estudiante: Físico. Interesado en investigación científica aplicada con gran cercanía a aplicaciones industrales

Instituto de Optica, CSIC 1 propuesta

Micro y nano procesado singular de materiales mediante irradiación con iones pesados de alta energía y pulsos láser Experimental

Tutor/a principal: José Olivares Villegas · Instituto de Optica, CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales, UAM
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Optica, CSIC — C/Serrano 121 (Madrid)
Descripción: Los iones de alta energía (hasta 50 MeV) disponibles en el CMAM (www.cmam.uam.es) permiten generar, en la mayoría de los materiales de interés tecnológico, diversos patrones de procesado causados por la elevada densidad de energía depositada por los iones a lo largo de sus trazas de propagación (sintonizable entre 0,1 - 15 keV/nm, dependiendo del número atómico del ion). Esta elevada excitación puede generar desde defectos puntuales hasta amorfización selectiva. El patrón de procesado/dañado se puede “sintonizar” para producir, desde nanotrazas amorfas (diámetro de pocos nm y longitud micrométrica), hasta capas homogéneamente dañadas de grosor micrométrico. Se puede también irradiar materiales en modo haz externo para explorar funcionalizaciones originales debidas al efecto del tipo de atmósfera y control continuo de energía. Se dispone en el CMAM de láseres pulsados (ns y fs) para estudiar la sinergia de procesado original combinando la irradiacón con iones y pulsos láser. Se estudian materiales ópticos para tres aplicaciones principales: fotónica integrada (LiNbO3, Al2O3, SiO2, etc), ópticas para instrumentación espacial en el UV profundo (MgF2) y para elementos de diagnóstico para energía de fusión (SiO2, Al2O3).
El trabajo más concreto del TFM se centraría seleccionando algunos elementos de los arriba descritos, tras conversación con el alumno/a interesado/a, en función de sus preferencias.
Metodología: El trabajo más concreto del TFM se centraría seleccionando algunos elementos de los arriba descritos, tras conversación con el alumno/a interesado/a, en función de sus preferencias.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física o Ingeniería

Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT 1 propuesta

Simulaciones globales de turbulencia en plasmas de stellarators con EUTERPE Experimental

Tutor/a principal: Edilberto Sánchez González · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Turbulence is considered a fundamental issue in the development of fusion reactors based on the magnetic confinement concept, and stellarators in particular. It develops spontaneously due to the presence of steep density and temperature gradients in fusion plasmas. As a consequence of turbulence, the energy and particles escape from the confinement region much faster than desired thus reducing the performance of the stellarator. Evaluating turbulent transport in a stellarator using analytical techniques is not possible, in general, and requires the use of numerical calculations. For this purpose, simulation codes based on gyrokinetic formalism have been developed recently, which allow the evaluation of turbulent transport in realistic stellarator devices. These codes help in improving the basic understanding of turbulence and constitute a valuable tool for interpreting the experimental results. In the course of this master thesis project, the student will get familiar with one of these codes, EUTERPE (http://fusionwiki.ciemat.es/wiki/EUTERPE, http://fusionsites.ciemat.es/picgklnf/), and the use of high-performance supercomputers. He/she will perform simulations to help in interpreting experimental results from two stellarators: TJ-II (http://www.fusion.ciemat.es/tj-ii-2/), operated the Laboratorio Nacional de Fusión, in Madrid, and W7-X (https://www.ipp.mpg.de/w7x), the most advanced stellarator in the world, operating in the Max Planck Institute für Plasmaphysik, in Germany.
Perfil del/la estudiante: Grado en CC Físicas o Ingeniería

NATURGY NUEVAS ENERG, SLU 1 propuesta

Prácticas Ventas Gases Renovables (ID11321) Experimental

Tutor/a principal: Yolanda Garcia-Cervigon Hurtado · NATURGY NUEVAS ENERG, SLU
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Juan Alvarez Carrasco · Naturgy
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: NATURGY NUEVAS ENERG, SLU — Avda. América, 38 (Madrid)
Descripción: Planteamiento y diseño de un trabajo de investigación original, básico o aplicado, o de un trabajo técnico. Elaboración y defensa presencial de una memoria referente al trabajo de investigación desarrollado. Para ello, el alumno, contará con la supervisión de un tutor de la universidad y, en su caso de uno externo.Este tipo de trabajos se enmarcará en la temática de los módulos 1,2,3 y 4 y abarcarán desde proyectos con un carácter técnico en temas relacionados con la energía y los combustibles hasta trabajos experimentales en alguna de las líneas de investigación asociadas a los profesores del Máster. Además dentro de la asignatura se incluye un ciclo de seminarios especializados en temas de actualidad relacionados con los temas de interés del Máster.
Tareas:
Estudio de impacto económico de los gases renovables en una refinería
Simulación de procesos de refinería: Producción de hidrógeno (H2), combustibles y biocombustibles (HVO).
Cálculo global de emisiones por cada uno de los productos (gasolina, diesel, HVO).
Efectos en el precio y CI de los productos si en el proceso intervienen BM y H2 verde.
Cumplimiento de la REDIII o RED II + FQD.

Polestar Energy S.L. 1 propuesta

Planteamiento de un proyecto de descarbonización y mejora de la eficiencia energética de una industria de pellets de madera Teórico

Tutor/a principal: Mario David Odicini · Polestar Energy S.L.
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Soraya Laouabdia · Polestar Energy S.L.
Tipo de trabajo: Teórico
Lugar de realización: Polestar Energy S.L. — Calle Alcala 87, 3º izquierda (Madrid)
Descripción: Planteamiento de un proyecto de descarbonización en una industria de pellets de madera.
Se realiza el estudio de la carga de la industria y la caldera presente con el fin de plantear una planta de autoconsumo
fotovoltaico para cubrir parcialmente la demanda de la industria, esto es, una planta fotovoltaica con
excedentes.
También, se buscan actuaciones de mejora de la eficiencia energética de la fábrica y se realiza la estimación del ahorro energético generado.
Se hace la comparación de la caldera de pellets con una caldera convencional y una caldera eléctrica. En el desarrollo del trabajo, se realiza el
dimensionamiento de la planta de autoconsumo fotovoltaico con el programa PVsyst.
Se estudian las especificaciones técnicas de la presente caldera.
Perfil del/la estudiante: Física

REPSOL 1 propuesta

Trabajo para el departamento de trading de biocombustibles Experimental

Tutor/a principal: Iciar Fernandez Regatillo · REPSOL
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: REPSOL — Mendez Álvaro, 44 (Madrid)
Descripción: * Actualización de la herramienta SOSTBIOS, upload de documentación de Sostenibilidad: B2B. Coordinación con los Gestores de Sostenibilidad.
* Gestión de almacenes, balance de masas y cálculo de emisiones
* Identificación de incidencias en el upload de datos a la herramienta digital y reporting a los gestores de sostenibilidad
* Recepción y preparación para envío de Declaraciones de Sostenibilidad por proveedor y materia prima. Actualización de informes de seguimiento.
* Conocimiento de las herramientas de reporting en materia de sostenibilidad europeas: UDB, Carbure, NABISY, etc. Comprobación de las condiciones contractuales de los acuerdos de aprovisionamiento para el correcto seguimiento de la sostenibilidad (incluídas cláusulas contractuales en materia de emisiones).
* Seguimiento y análisis normativo de las principales legislaciones euopeas y nacionales en materia de producción de biocombsutibles. Marco normativo europeo/español para la fabricación de biocombustibles. Principales esquemas voluntarios de certificación en los que participamos (ISCC EU, PLUS, CORSIA, SNVS, NIS etc)*Apoyo al equipo comercial de la mesa de Trading en cualquier materia de sostenibilidad que pudiera surgir
* Participación en reuniones de seguimiento con el equipo de sostenibilidad y otros equipos de sostenibilidad de la Compañía
*Uso de TRITON como herramineta soporte para el análisis y ejecución de la operativa

SENER Mobility S.A. 1 propuesta

Consumo y generacion de Centrales Hidraulicas Reversibles en España 2018-2023 Experimental

Tutor/a principal: Jose Manuel Clamagirand Garcia · SENER Mobility S.A.
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: SENER Mobility S.A. — Calle Severo Ochoa 4 (Tres Cantos)
Descripción: Las centrales reversibles se están desarrollando para poder disponer de almacenamiento suficiente de energía renovable y no generar vertidos que se están dando últimamente. El conocer la tecnología es importante, pero se observa como interés para los alumnos de un master conocer como se usan las centrales actuales en el mercado, como ingresan, como consumen, como generan. Actualmente se dispone de una base de datos extensa para la realización de estudios que permitan al alumno situarse en el mundo del almacenamiento visto desde el existente actualmente que se sitúa en el entorno de 6 GW de potencia instalada entre bombeo puro y bombeo mixto

El trabajo consistirá en:

- Identificación en Google Earth de las centrales hidráulicas reversibles en España
- Identificación de los nudos mas importantes de subestaciones de REE en España en Google Earth
- Estudio de los ficheros i90 de REE con producciones y consumos de las Centrales Reversibles mas importantes en España: Aguayo, La Muela, Moralets, Guillena,
- Análisis del funcionamiento de las centrales reversibles en función de las potencias existentes instaladas de otras tecnologías por año
- Búsqueda de una función de \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"usabilidad\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" del almacenamiento actual en función del crecimiento de energías renovables.

Se valorará la realización en Matlab o Python de función que adquiera datos directamente desde la Web de REE para el posterior análisis desde los ficheros i90.
Perfil del/la estudiante: Interes en almacenamiento energetico. Valorable conocimientos civiles, electricos o mecanicos, asi como en tratamiento de datos.

Sisener Ingenieros 1 propuesta

Proyecto tecnico administrativo de planta fotovoltaica Experimental

Tutor/a principal: Francisco Javier Erce Carracedo · Sisener Ingenieros
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Sisener Ingenieros — C Isla del hierro 7 - 3 planta (San Sebastian de los Reyes)
Descripción: Descripción TFM :

Desarrollo TFM
Trabajo en equipo
Aprendizaje autónomo
Eficiencia en manejo de recursos de información
Concebir y diseñar sistemas en el ámbito de la fotovoltaica
Conocimientos diseño sistemas de energía fotovoltaica
Conocimientos en software especifico de sistemas fotovoltaicos
Conocimientos en software especifico de diseño gráfico y GIS
Conocimientos en tramites administrativos
Capacidad de evaluar ventajas diferentes alternativas FV
Capacidad análisis y diseño de circuitos eléctricos

Desarrollo de TFM. Regionalización de proyecto técnico administrativo de planta fotovoltaica.
Objetivo Redacción y compilación de documentos y planos para la obtención de la autorización administrativa previa y de construcción.
El documento contendrá los elementos mínimos necesarios para la admisión a trámite del proyecto a ejecutar.
La persona que realice su TFM estará integrada en un equipo.
Se le encargará la redacción de documentos así como el manejo de distintos software par ala realización de proyecto.
Se le hará ejecutar y revisar trabajos en programas ofimáticos tipo word y excel, manejo de Autocad, búsqueda de datos públicos de infraestructuras, utilización de programas GIS, conversiones a fichero sKML, SHP... Programas de simulación de producción energética tipo PVSyst...
El proyecto estará afectado por otras disciplinas que se tendrán en cuenta en su desarrollo, como son medioambientales y en su caso civiles o hidráulicas, como pueden ser los movimientos de tierra de terrenos o caminos y estudios hídrico , hidráulicos o de inundabilidad
Metodología: Asignado a Irene Fernandez Marcos que realizó entrevista en la empresa.
Perfil del/la estudiante: Estudiante Master Energias y combustibles para el futura

Universidad Complutense de Madrid 1 propuesta

Óxidos de hierro como catalizadores en reacciones de interés energético Experimental

Tutor/a principal: Óscar Rodríguez de la Fuente · Universidad Complutense de Madrid
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad Complutense de Madrid
Descripción: Síntesis de películas de Fe
Caracterización estructural y composicionañl
Oxidación via térmica y con cañón de iones
Propiedades catalíticas de la película resultante

Universidad San Pablo CEU 2 propuestas

Nuevas baterías de magnesio Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Jose Villar García · Universidad San Pablo CEU
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe (Alcorcón)
Descripción: El proyecto de TFM estará enfocado en el desarrollo de nuevas baterías recargables de magnesio para un almacenamiento electroquímico más efectivo y sostenible. Se basará en la optimización del funcionamiento de nuevos electrodos basados en una fase del óxido de vanadio sintetizada a alta presiones (β-V2O5), mediante la formulación de nuevos electrolitos basados en líquidos iónicos. Las nuevas formulaciones de electrolitos estarán basadas en la utilización de líquidos iónicos, unos de los disolventes más prometedores debido a su capacidad de estabilizar compuestos de magnesio que permiten la intercalación reversible de iones de magnesio en los electrodos, además de poseer una alta estabilidad térmica y electroquímica. La investigación conllevará la caracterización de electrodos y electrolitos y la preparación de baterías para evaluar su funcionamiento conjunto. Todas estas actividades se realizarán dentro del Grupo de Química del Estado Sólido y los Materiales en la Universidad CEU San Pablo, con más de 25 años de experiencia en el desarrollo de nuevos materiales y su aplicación como electrodos en baterías de litio y post-litio.
Perfil del/la estudiante: Químico, físico-químico

Nuevos nanomateriales de alta capacidad para baterías post-litio (Na y Mg) Experimental

Tutor/a principal: Chandrasekar M Subramaniyam · Universidad San Pablo CEU
Segundo/a tutor/a: Flaviano García Alvarado · Universidad San Pablo CEU
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad San Pablo CEU — Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe (Boadilla del Monte)
Descripción: El proyecto se centra en el desarrollo de nuevas baterías de iones metálicos usando elementos abundantes, tales como el sodio y el magnesio, con el fin de poder reemplazar de manera sostenible todos los motores de combustión por vehículos eléctricos enchufables y así, reducir las emisiones y combatir el calentamiento global. El proyecto se enfocará inicialmente en la fabricación de nanomateriales basados en polimorfos de óxido de vanadio. Estos materiales se sintetizarán mediante el método solvotérmico y se caracterizarán utilizando técnicas analíticas tales como: difracción de rayos X para determinar la estructura cristalina; microscopía electrónica de barrido para examinar su morfología nanométrica; espectroscopia de fotoelectrones de rayos X para determinar los estados de valencia y oxidación de especies químicas y la espectroscopía de infrarojo para identificar enlaces químicos. Finalmente, estos materiales se evaluarán electroquímicamente contra metales (ya sea Na, Mg o ambos) utilizando potenciostatos y cicladores de baterías multicanal (instrumentos ARBIN, NEWARE). El proyecto se llevará a cabo en el Grupo de Química del Estado Sólido en la Universidad San Pablo CEU. Este grupo de investigación está dirigido por el Prof. Flaviano García Alvarado y tiene una amplia experiencia en el desarrollo de nuevos materiales para el almacenamiento de energía.
Metodología: La parte experimental de este proyecto se realizará en su mayor parte en inglés.
Perfil del/la estudiante: Química, Química Aplicada, Ingeniería Química; Ingeniería en Ciencias de Materiales, Nanotecnología

UAM · Barcelona Supercomputing Center · CSIC · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) · Consejo Superior de Investigaciones Científicas · DH2 Energy · Instituto IMDEA Energía · Instituto IMDEA Nanociencia · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) · Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) · Instituto de Optica, CSIC · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT · Sociedad Española para el Fútbol Profesional (LaLiga) · Worley España S.A

Sistema TFM - MECF

Departamento de Física Aplicada 1 propuesta

Estudio de materiales como electrodos para su aplicación en baterías ion-Li de estado sólido Experimental

Tutor/a principal: María del Carmen Morant Zacarés
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Las baterías de ion Li (LIBs) son los sistemas de almacenamiento de energía prototipos que hacen viable la transición energética hacia fuentes renovables y eficientes, y que permitirán un desarrollo económico y social sostenible. En la actualidad, las LIBs convencionales, basadas en electrolito líquido, son las baterías recargables más ampliamente utilizadas en la electrónica portátil. Sin embargo, estas baterías no son válidas para aplicaciones de uso intensivo de energía. Las baterías de estado sólido de ion Li (SSLBs), donde el electrolito líquido es remplazado por un electrolito de estado sólido, ofrecen múltiples ventajas sobre las LIBs convencionales, destacando las mejoras en: seguridad, capacidad, densidad energética y vida útil de las SSLBs.

En este estudio nos centraremos en el análisis de diferentes materiales (LiCoO2 y composites) para ser utilizados como cátodos en SSLBs. Se fabricarán LIBs convencionales con estos cátodos y se estudiará su implementación en SSLBs. Se caracterizarán los cátodos preparados mediante SEM, TEM y XRD. Asimismo, se analizarán las propiedades electroquímicas de las baterías ensambladas con los cátodos de estudio, mediante ciclados galvanostáticos carga/descarga, espectroscopía de impedancia electroquímica EIS y curvas CV.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física. Se valora el conocimiento previo de ensamblaje de baterías de ion Li (tipo botón) en cámara de guantes.

Departamento de Física de Materiales 2 propuestas

Crecimiento y caracterización de materiales bidimensionales para la obtención de hidrógeno mediante disociación electroquímica de agua Experimental

Tutor/a principal: Fabrice Leardini
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El uso de materiales bidimensionales en el campo de la electrocatálisis y de la fotocatálisis para la obtención de hidrógeno mediante (foto-)electrolisis de agua ha despertado un gran interés recientemente [1]. Por este motivo se investigan nuevos métodos de crecimiento de este tipo de materiales con buena homogeneidad a gran escala. En este trabajo se propone crecer láminas ultradelgadas de dicalcogenuros metálicos mediante deposición química en fase vapor. En particular se investigará el crecimiento de monocapas de como el disulfuro de molibdeno dopadas con fósforo (MoS2-xPx). Las muestras obtenidas se caracterizarán mediante espectroscopía micro-Raman y espectroscopias de reflectancia y de transmitancia UV-visible. Finalmente se caracterizarán las propiedades electrocatalíticas de las muestras obtenidas mediante el uso de técnicas electroquímicas (voltametría cíclica, cronoamperometría, impedancia electroquímica, etc.) en medio ácido. El objetivo final es obtener materiales que puedan ser usados como cátodos para la obtención de hidrógeno mediante electrolisis de agua.

[1] Jun Di, Cheng Yan, Albertus D. Handoko, Zhi Wei Seh, Huaming Li, Zheng Liu, “Ultrathin two-dimensional materials for photo- and electrocatalytic hydrogen evolution”, Materials Today, 21 (2018) 749-770

Deteccion óptica de hidrógeno mediante el uso de películas delgadas de hidruros: El paladio y su mecanismo de absorción/desorción de hidrógeno Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: La monitorización fiable y sostenible del hidrógeno es crucial para el éxito de la implantación de la economía del hidrógeno. En este TFM el alumno explorará las posibilidades de detección de hidrógeno mediante las variaciones de propiedades ópticas y de transporte exhibidas por las películas delgadas de diferentes compuestos cuándo se ven sometidas a una atmósfera de hidrógeno. Para ello, el estudiante sintetizará asi como caracterizará esas peliculas tanto del punto de vista estructural como composicional asi como sus propiedas cinéticas y termodinámicas de la reacción con el hidrógeno.
Perfil del/la estudiante: Fisico o Física

Departamento de Química Física Aplicada 1 propuesta

Producción de compuestos orgánicos de alto valor añadido mediante reducción electroquímica de CO2. Experimental

Tutor/a principal: Juan Aviles Moreno
Segundo/a tutor/a: Daniel Herranz González
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El dióxido de carbono es un importante gas de efecto invernadero que juega un papel crucial para la regulación de la temperatura en la superficie del planeta. El crecimiento sin precedentes de la población y la economía ha exigido una gran demanda de energía, especialmente procedente de los combustibles fósiles que actúan como la principal fuente antropogénica de CO2 en la atmósfera, aumentando la concentración global media de CO2 desde 280 ppm en el siglo XVIII hasta 421 ppm en 2022.
Por lo tanto, la conversión efectiva y selectiva de CO2 en productos químicos de alto valor añadido es de gran interés con el fin de combatir dicha crisis energética.
La vía de conversión que se llevará a cabo es la reducción electroquímica con especial interés en la obtención de productos orgánicos de alto valor añadido (metano, CO, ácido fórmico, etc.). Para este fin, se utilizarán catalizadores bimetálicos (Cu-Sn por ejemplo) ya que se presentan como una buena alternativa para aumentar la eficiencia del proceso hacía estos productos.
Es por ello, que el estudio de la reducción electroquímica del CO2 se hará en disolución y en fase gas y se determinarán y cuantificarán los productos obtenidos mediante distintos métodos experimentales. La detección y cuantificación se realizará, principalmente, por espectrometría de masas acoplada a cromatografía de gases.
Este estudio forma parte de los objetivos incluidos en el proyecto BIOTRES de la Comunidad de Madrid.
El/la estudiante obtendrá experiencia en trabajo experimental en un laboratorio de investigación, conocimientos sobre electroquímica y espectroscopía.
Metodología: TFM experimental
Perfil del/la estudiante: Son recomendables conocimientos en química y experiencia en trabajo de laboratorio.

Barcelona Supercomputing Center 1 propuesta

Viento a 100 metros: variabilidad e impacto en el sector de la energía eólica Experimental

Tutor/a principal: Jaume Ramon · Barcelona Supercomputing Center
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Barcelona Supercomputing Center — Calle Jordi Girona, 31 (Barcelona)
Descripción: En un contexto de importante desarrollo de la energía eólica, disponer de observaciones de viento en alturas alrededor de 100 metros es clave para inferir las características del flujo de viento y aprovechar al máximo el recurso eólico. Por desgracia, este tipo de observaciones han sido típicamente difíciles de encontrar, pero recientemente se han aunado esfuerzos para crear bases de datos de torres altas meteorológicas que midan vientos a 100 metros. Un ejemplo es el Tall Tower Dataset (talltowers.bsc.es), creado en 2017, donde se puede acceder libremente a datos climáticos de más de 200 localizaciones. Sin embargo, la longitud temporal de estas series se queda todavía corta para realizar estudios climáticos robustos o de prospección eólica.

El objetivo fundamental de este trabajo es analizar la variabilidad del viento a 100 metros a escala global y continental, y evaluar su impacto en la producción de energía eólica. Para ello, se propone en primer lugar expandir temporalmente las series de viento existentes en el Tall Tower Dataset, así como la inclusión de nuevas series temporales de torres altas meteorológicas. A continuación, se trabajará con estos datos para analizar cómo ha cambiado el viento en las últimas décadas (variabilidad decadal), tanto a nivel de superficie como a 100 metros. Finalmente, se tratará de quantificar, desde un punto de vista económico, el impacto de esta variabilidad climática.
Metodología: Este TFM está apalabrado con el alumno Guillermo López-Basurco (guillermo.lopezbasurco@gmail.com)

CSIC 1 propuesta

Estudio termo-energético de un proceso pirometalúrgico de recuperación de Li en baterías de vehículos eléctricos Experimental

Tutor/a principal: Olga Rodríguez Largo · Centro Nacional de Investigaciones Metalurgicas
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Lorena Alcaraz · Centro Nacional de Investigaciones Metalurgicas
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: CSIC — Avda. Gregorio del Amo,8 (Madrid)
Descripción: El proyecto se inscribe dentro de las actividades del proyecto europeo FREE4LIB en el que participa el Grupo proponente del CSIC (Grupo TECNOECO-CENIM). Dentro de este proyecto, se ha desarrollado a escala de laboratorio un proceso pirometalúrgico de recuperación del litio a partir de la masa negra procedente de distintos tipos de baterías de ión-litio de vehículos eléctricos. Este proceso se va a escalar a nivel de planta piloto de modo que el proyecto de TFG se orienta al estudio de la termodinámica del proceso, determinación y cálculo de consumos energéticos y modelización con diversas herramientas de simulación.
Objetivos: Estudiar y optimizar el proceso desde puntos de vista termo-energéticos.
Tareas a realizar: Conocimiento del proceso. Fundamentos químicos y metalúrgicos; Toma de datos; Realización de cálculos termodinámicos; Simulación del proceso; Optimización de posibles parámetros que influyan en el proceso y su posible incidencia en la calidad del metal recuperado.
Metodología: Se ha contacto con la alumna del Máster Jara Martínez
Perfil del/la estudiante: Máster en Energía y Combustibles

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) 19 propuestas

Estudio de compatibilidad de materiales para reactores de fusión con Pb–17Li Experimental

Tutor/a principal: Elisabetta Carella · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Uno de los mayores problemas con los que se encuentran aquellos conceptos de reactor de fusión que manejan metales líquidos como generadores de tritio (el combustible principal junto al deuterio), es la corrosión que se produce por reacción directa entre la mezcla eutéctica Li-Pb y la superficie de los materiales en contacto.
La corrosión provoca efectos muy negativos sobre los materiales, entre los que cabe destacar la disolución preferencial de algunos elementos aleantes, la infiltración del metal líquido y la comparsa de nuevas fases.
A nivel macroscópico estos efectos se traducen en degradación de las propiedades mecánicas por acumulación de daño sobre la superficie dañada. Los procesos comentados pueden inducir la formación de dislocaciones y modificar parámetros estructurales como la velocidad de deformación , la fluencia o la fatiga. A parte modificar las características físicas del material, induciendo a importantes problemas a nivel de seguridad cuales la permeación del tritio al refrigerante.
El objetivo principal de éste trabajo es resolver aspectos de los principios básicos sobre la corrosión, como la compatibilidad química con algunos materiales.
Para ello se trabajará con composiciones de Pb-Li fundido y se prestará especial atención al exceso de litio.
Tras los ensayos de corrosión en el laboratorio de metales líquidos, se propone una caracterización exhaustiva de los materiales corroídos con las diferentes técnicas presentes en nuestros laboratorios de materiales (SIMS, SEM, XPS, microscopio óptico, etc..).
Metodología: Se trata de un trabajo con una buena parte experimental, mucha caracterización y un estudio detallado sobre las variaciones químico-físicas que pueden ocurrir en un material sujeto a las extremas condiciones de un reactor de Fusión
Perfil del/la estudiante: Física, química o ingenierías

Celdas de combustible reversibles de membrana de intercambio protónico alimentadas por líquidos orgánicos portadores de hidrógeno Experimental

Tutor/a principal: Alba María Fernández Sotillo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Paloma Ferreira Aparicio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid (Madrid))
Descripción: El hidrógeno es uno de los combustibles con mayor densidad energética considerando su masa; sin embargo es extremadamente ligero, y, por tanto, su densidad energética en términos de volumen en condiciones estándar es muy baja. El desarrollo de sistemas de almacenamiento con mayores densidades de energía volumétricas y gravimétricas es un reto importante, con especial importancia en aplicaciones con particulares restricciones de peso y volumen. El uso de los líquidos orgánicos portadores de hidrógeno, como vía de almacenamiento aplicando procesos de hidrogenación/deshidrogenación reversibles, es una opción de enorme interés, que combina una elevada capacidad de almacenamiento a presión y temperatura ambiente, volumen y peso reducidos, fácil recarga o reciclado y emisión nula de CO2. Su uso puede contribuir a fomentar y expandir la utilización del hidrógeno como combustible ya que estos compuestos pueden almacenarse y distribuirse fácilmente utilizando la infraestructura ya existente.

En este trabajo se plantea la evaluación del funcionamiento de una pila de combustible PEM alimentada directamente con líquidos portadores de hidrógeno, así como los potenciales cambios necesarios para su adecuación. Entre las tareas a desarrollar por el estudiante se encuentran el ensamblaje de pilas de combustible, caracterización mediante métodos electroquímicos y evaluación de resultados como pilares principales. Se realizará dentro de la Unidad de pilas de combustible e integración de Sistemas perteneciente al Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT).
Perfil del/la estudiante: Químico o Ingeniero Químico

Optimización de parámetros de fabricación aditiva de aleaciones CuCrZr mediante ensayos de small punch para su uso en reactores de fusión Experimental

Tutor/a principal: Rebeca Hernández Pascual · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (MADRID)
Descripción: The main objective is to optimize the parameters of the additive manufacturing (AM) of CuCrZr alloys for use in fusion reactors using screening characterization techniques including also the elaboration of recommendations for the standardization of the aditive manufacturing process. The production of fusion energy will be a powerful tool for drastically reducing greenhouse gas emissions. Copper alloys were selected as the best solution for some applications in the ITER and DEMO (the planned European Demonstrations Reactor) first wall and divertor. CuCrZr were selected as promising solution as heat sink material, mainly due to its high fracture toughness, availability and cost. In this context, the development, optimization and characterization of this material will provide an important boost in the development of fusion energy. The use of small-punch (SP) as a screening technique is a powerful tool for increasing durability, reparability and the possibilities of action. It would minimize the necessary resources in the process of development and optimization of materials and would allow the monitoring of the mechanical properties of components in service, within their operational life.
Small punch tests will be performed in order to study the mechanical properties of four CuCrZr alloys obtained by the AM process in order to study the influence of the AM parameters. Microstructural analysis will also performed in order to complete the characterization of the materials. The elaboration of recommendations for the standardization of the AM process will be also carried out for fusion applications.
Perfil del/la estudiante: MADRID

Demostración del Uso de Materiales Reciclados para la desulfuración de gases en la producción de biometano Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Isabel Ortiz Gonzalez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La producción de biometano exige una limpieza exhaustiva del gas para evitar la desactivación de los catalizadores empleados en dichos procesos. En particular, la presencia de especies de azufre supone una gran preocupación, ya que suelen desactivar los catalizadores de metanización.
La Unidad de Valorización está desarrollando tecnologías para su eliminación en el proyecto GONDOLA “Gas desulfurization based on recycled materials”, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto colaborando en tareas de realización de ensayos experimentales a escala de laboratorio para la demostración de la tecnología de desulfuración mediante óxidos mixtos obtenidos de materiales reciclados.
Descripción de las tareas:
1.- Ejecución de experimentos de desulfuración de gases usando adsorbentes basados en materiales reciclados
2.-Seguimiento analítico del proceso de desulfuración de gases
3.- Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
4.- Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
5.- Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
El período de realización de las prácticas de TFM será de abril a junio de 2023. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No tiene dotación económica asociada
Perfil del/la estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Minas, Energía), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales)

Reciclado de plásticos mixtos por pirólisis de alta temperatura e integración en la producción sostenible de olefinas Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Isabel Ortiz Gonzalez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La Comisión Europea ha establecido un plan de acción concreto para transformar la economía europea hacia una economía sostenible y circular que se convierta en climáticamente neutra para 2050 y asuma el liderazgo mundial en tecnologías respetuosas con el clima.
En este marco, una tecnología prometedora para reciclar residuos plásticos heterogéneos no clasificados es la pirólisis, es decir, la degradación térmica de los residuos plásticos en ausencia de oxígeno.
La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía está ejecutando el proyecto europeo, Plastics2Olefins, Recycling plastic waste into high-value materials- Closing the Loop.
El objetivo es desarrollar y demostrar un nuevo proceso de reciclaje de plásticos basado en la pirólisis a alta temperatura, para su integración en el proceso de producción de olefinas circulares. Con este nuevo proceso se reducirá las emisiones de gases de efecto invernadero, GEI del ciclo de vida en más del 70% en comparación con los procesos de reciclaje de plásticos existentes para residuos plásticos no clasificados.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto.
Descripción de las tareas:
1. Ejecución de experimentos de revalorización de fracciones pesadas de pirolisis de plásticos
2. Seguimiento analítico del proceso
3. Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
4. Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
5. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Metodología: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
El período de realización de las prácticas de TFM será de abril a junio de 2023. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No tiene dotación económica asociada
Perfil del/la estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Minas, Energía), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales)

Síntesis y caracterización de películas basadas en óxido de grafeno y su aplicación en celdas electroquímicas para producción y almacenamiento de energía. Experimental

Tutor/a principal: Paloma Ferreira Aparicio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Alba María Fernández Sotillo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: En el contexto actual, uno de los objetivos primordiales que se plantea alcanzar en un futuro próximo es la generación eléctrica a partir de fuentes de energía limpias y sostenibles, que permitan asegurar el suministro y reducir la dependencia energética de los productores de combustibles fósiles tradicionales. Para su implantación a gran escala, el uso de energías renovables requiere de un vector energético limpio como el hidrógeno, que producido a partir de ellas, permita superar las limitaciones asociadas a su carácter intermitente.
Una de las principales limitaciones en el desarrollo de las tecnologías de hidrógeno (electrólisis para su producción y de celdas de combustible para su conversión en energía eléctrica) es su elevado coste y la limitada durabilidad de sus componentes. Los materiales basados en grafeno han mostrado tener un gran potencial y aplicación en componentes de sistemas electroquímicos, tanto para la realización de recubrimientos protectores contra la corrosión, como en películas con conductividad iónica y/o electrónica, dependiendo de su estructura y composición. Sobre la experiencia previa en este campo del investigador del proponente, se plantea realizar la síntesis de películas sobre distintos sustratos por autoensamblaje de óxido de grafeno mediante procesado en solución. Se evaluará la protección contra la corrosión de dichos recubrimientos en celdas de tres electrodos mediante diversas técnicas electroquímicas. Se realizarán estudios de caracterización físico-química sobre los materiales a fin de analizar sus propiedades y sus prestaciones. Finalmente, se realizarán ensayos de durabilidad (por degradación acelerada) para su validación en celdas de combustible y electrolizadores.
Metodología: Realización de las prácticas en el CIEMAT: Desarrollo de destrezas en laboratorio, ensayos de síntesis. Aplicación de técnicas experimentales de caracterización como por ejemplo FTIR-ATR, tensiometría, técnicas electroquímicas (voltamperometría, cronoamperometría, espectroscopía de impedancia electroquímica). Ensamblaje y operación de celdas de combustible y de electrólisis.
Perfil del/la estudiante: Madrid

Descarbonización energética mediante la combinación de tecnologías limpias Experimental

Tutor/a principal: Araceli Fuerte Ruiz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Rita X Valenzuela Balderrama · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El panorama energético y medioambiental actual necesita urgentemente el desarrollo de sistemas de conversión de energía más eficientes, viables económicamente y no contaminantes, siendo un gran reto tecnológico. En este contexto energético se enmarca la investigación propuesta, centrada en el desarrollo de sistemas para la generación de energía ilimitada con bajo impacto medioambiental, combinando las tecnologías de pilas de combustible e hidrógeno, biogás, energía solar y captura de CO2 con microalgas.

Concretamente, se propone la utilización de pilas de combustible de alta temperatura (Solid Oxide Fuel Cells-SOFCs) alimentadas directamente con biogás, procedente de una depuradora de aguas residuales. Las pilas de combustible permiten obtener energía eléctrica a partir de la oxidación de un combustible de modo limpio y eficiente, siendo el agua el único subproducto cuando se usa hidrógeno como combustible. La utilización de biogás como combustible alternativo permite la generación de hidrógeno \"in situ\" pero conlleva la inevitable formación de CO2, que en esta investigación será capturado por biofijación en microalgas, encargadas éstas del tratamiento de aguas residuales.

Las tareas de investigación a llevar a cabo por el estudiante serán:

- Preparación de celdas SOFC con nuevos materiales desarrollados y optimizados en el laboratorio.
- Evaluación de las prestaciones de la SOFC alimentada directamente con biogás. Análisis de la composición de los gases emitidos
- Optimización del tratamiento químico y depuración de la corriente gaseosa efluente para asegurar un enriquecimiento en CO2.
- Alimentación de la corriente gaseosa resultante a microalgas para la biofijación del CO2 bajo radiación solar.
Metodología: Para cualquier aclaración o consulta los estudiantes pueden contactar por correo electrónico con el tutor.
Perfil del/la estudiante: Nivel MECES III en Ciencias/Ingeniería

Producción de hidrógeno verde mediante un electrolizador de membrana de Intercambio aniónico (AEM). Experimental

Tutor/a principal: Concepción Caravaca Moreno · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Paloma Ferreira Aparicio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: En los últimos años la estrategia energética mundial es la transición hacia fuentes de energías sostenibles y renovables, minimizando la emisión de gases de efecto invernadero y su impacto medioambiental. Dentro de las estrategias para lograrlo, el hidrógeno se presenta como uno de los vectores energéticos claves a largo plazo ya que su producción y consumo no genera emisiones contaminantes. Sin embargo, la producción de hidrógeno requiere la aportación de energía. Se denomina hidrógeno verde o renovable aquel que se genera mediante un proceso de electrólisis aprovechando la electricidad renovable excedente generada en las horas de menor consumo y utilizando como materia prima el agua. Además, el hidrógeno tiene la particularidad de ser capaz de almacenar energía para su posterior liberación gradual cuando sea requerida, dando continuidad al suministro renovable.
El objetivo del trabajo es el estudio y optimización de las variables que afectan el rendimiento de operación de un electrolizador de membrana de intercambio aniónico (AEM) para la producción de hidrógeno verde a partir de agua. Este tipo de electrolizadores opera a baja temperatura empleando una membrana AEM en medio alcalino; este medio permite la utilización de componentes y catalizadores del electrolizador de metales de transición lo que abarata su coste haciéndolo más atractivo para su industrialización. El estudio de las variables que afectan al proceso electroquímico como son temperatura, concentración, catalizador, caudal de electrolito, empleo de diferentes membranas comerciales, etc.
Perfil del/la estudiante: Grado en química o ingeniería química

Optimización en la evaluación energética en la edificación. Experimental

Tutor/a principal: Mª Nuria Sánchez Egido · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: En el sector de la edificación en España se potencia la necesidad de la implantación de medidas de eficiencia energética en el marco de una estrategia a largo plazo que apoye además la renovación del parque inmobiliario español facilitando la transformación de los edificios existentes en edificios de consumo de energía casi nulo, con alta eficiencia energética, y descarbonizado antes de 2050. La actividad desarrollada en este contexto en el marco de un proyecto nacional de investigación, permitirá avanzar en la Identificación de las variables más sensibles que afectan al rendimiento energético de los edificios considerando diferentes volúmenes y dimensiones. Las principales actividades a realizar son:
-Tratamiento de bases de datos experimentales, verificación cualitativa y pre-procesado de datos, identificación de las variables de interés e interpretación de los resultados.
-Desarrollo de metodologías de análisis y toma de decisiones que reduzcan las incertidumbres en el modelado en la edificación considerando conceptos como el diseño pasivo, el modelado de las condiciones de contorno, las cargas internas o la gestión del usuario.
Perfil del/la estudiante: Titulación: Licenciatura, Ingeniería, Arquitectura, Grado en Física o equivalentes

Aplicacion de inteligencia artificial para evaluar degradación de equipos de investigación en fusión Experimental

Tutor/a principal: Fernando Arranz Merino · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los objetivos del proyecto son: - Formar al alumno en un conocimiento básico de los equipos de las instalaciones de investigación en fusión - Seleccionar uno de los equipos y estudiar los parámetros y variables que permitan evaluar su nivel de degradación. - Seleccionar un tipo de red neuronal que optimice la predicción de la evolución de degradación del equipo seleccionado - Obtener un modelo de red entrenado que permita la realización de predicciones El contenido del proyecto y las tareas a realizar son las siguientes: 1) Investigar los equipos que componen una instalación de investigación en fusión. Se utilizará como caso de estudio la instalación TJ-II que se encuentra en las instalaciones de CIEMAT y que es un buen ejemplo de máquinas de investigación en fusión, teniendo diferentes tipos de equipos: operación, calentamiento del plasma, control, diagnósticos pasivos, diagnósticos activos. 2) Seleccionar un equipo y estudiar parámetros y variables que permitan evaluar su degradación. Se escogerá un ejemplo representativo en el que los valores de variables permitan alimentar una red neuronal. Por ejemplo el sistema de refrigeración de las bobinas, cuyas variaciones de presiones, caudales, temperaturas, conductividad eléctrica y otras variables características, permitan estimar estimar en función del histórico, el tiempo hasta el próximo fallo y su probabilidad de ocurrencia. Podría ser otro equipo, por ejemplo el diagnóstico de Thomson-scattering. 3) Seleccionar el tipo de red neuronal. Utilizando la herramienta de Google Collaborative y el lenguaje de programación Python . 4) Aplicar los datos a la red neuronal seleccionada
Metodología: Gran parte del trabajo se realizará a distancia, teniendo reuniones presenciales periódicas para visitar las instalaciones de CIEMAT y entender su funcionamiento.
Perfil del/la estudiante: Estudiante con interés en aplicación de sistemas de inteligencia artificial

Turbulencia en plasmas de fusión nuclear: reflectometría en el stellarator optimizado Wendelstein 7-X Experimental

Tutor/a principal: Daniel Carralero Ortiz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: One of the key obstacles in the path to commercial magnetic nuclear fusion is the lack of predictive capabilities regarding the behavior of turbulence in reactor-relevant plasma conditions. In particular, turbulence has recently proven to be critical for the performance of the optimized stellarator Wendelstein 7-X (W7-X) at the Max Planck Institute for Plasma Physics (Greifswald, Germany), the world’s largest device of its kind: during the last experimental campaign core ion temperatures were severely limited by the onset of turbulent instabilities. Because of this, only a handful of high performance scenarios achieved the nominal core ion temperatures of 2-2.5 keV which were expected according to optimization. Using a Doppler reflectometer, the decrease of density fluctuations was measured under high performance scenarios, and linked to the suppression of turbulent modes by comparison to theoretical models and simulations. This work will be expanded in the upcoming W7-X campaign (November 2022 to April 2023), in which an upgraded reflectometer will be used to further investigate the nature of turbulence, and the ways to bring it under external control. In the course of this master thesis, the student will analyze Doppler reflectometer data in order to characterize turbulence. In particular, the frequency spectra of the density fluctuations will be evaluated over a range of radial radial positions for the most relevant plasma scenarios. Then, he/she will compare the results to state-of the art gyrokinetic simulations already being carried out at the LNF in order to identify the nature of the turbulent instabilities.
Perfil del/la estudiante: Basic programing skills in matlab/python. Preferably, some background on plasma physics and data analysis.

Desarrollo de metodología para ensayos de abrasion con arena en cubiertas de vidrio y de abrasión entre partículas para ser utilizados como receptor en plantas de torre central Experimental

Tutor/a principal: Meryem Farchado Dinia · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Las cubiertas de vidrio de las plantas solares, con y sin recubrimiento antirreflectante, sufren procesos de erosión y degradación en emplazamientos áridos por partículas de polvo. Por otro lado, una de las maneras de aumentar la eficiencia en las plantas de receptor central es aumentando su temperatura de operación, y uno de los conceptos que se están estudiando es la utilización de receptores de partículas. Estas partículas se moverán en el receptor sufriendo también procesos de abrasión entre ellas que es necesario estudiar. En el laboratorio de recubrimientos ópticos del CIEMAT tenemos un equipo de abrasión oscilante de arena, que puede ser utilizado para estudiar ambos tipos de materiales y procesos, pero es necesario encontrar las condiciones mas adecuadas. El TFM consistirá en modificar variables como la velocidad de ciclado, numero de oscilaciones, tipos de arena, para establecer la influencia de cada parámetro en las muestras. Se estudiaran las muestras por microscopia, perfilometría, y se evaluaran los efectos del ensayo en las propiedades ópticas.

Células TOPCON: Fabricación y caracterización de contactos selectivos basados en estructuras poly-Si/SiOx depositadas mediante PECVD. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Torres Almarza · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Rocío Barrio Martín · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Las células solares con estructura TOPCON (Tunnel Oxide Passivated Contacts) son células solares de alta eficiencia que incluyen contactos selectivos pasivados basados en estructuras poly-Si/SiOx depositadas por LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Uno de los principales inconvenientes de la ruta de fabricación de estas células es que requieren de un proceso “extra” de decapado debido a que ambas caras de la oblea se ven expuestas al proceso de depósito de las capas de poly-Si. Estudios recientes han demostrado que la técnica de PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) puede ser una buena alternativa al LPCVD ya que se trata de un proceso de depósito unilateral que además permite el dopaje de las láminas in-situ.

Durante su estancia en el CIEMAT, el alumno deberá preparar y caracterizar capas de SiOx crecidas térmicamente en un sistema de recocidos térmicos rápidos (RTA), y capas de poly-Si depositadas en un sistema PECVD y tratadas posteriormente en un sistema RTA. Se estudiarán las características ópticas (elipsometría), eléctricas (resistencia hoja) y estructurales (espectroscopía Raman) de las capas desarrolladas. Se estudiarán la viabilidad de las estructuras poly-Si/SiOx como contacto selectivo de electrones (alta pasivación superficial y baja corriente de recombinación y resistividad específica de contacto) usando diversas técnicas (como QSSPC, TLM).

El trabajo se llevará a cabo en los laboratorios de la Unidad de Energía Solar Fotovoltaica del CIEMAT.

Esta investigación se enmarca dentro del proyecto SCALED, financiado por la Agencia Estatal de Investigación.
Metodología: El comienzo del trabajo experimental no podría realizarse antes de enero 2023
Perfil del/la estudiante: preferiblemente físic@

Optimización del \"compuesto generador de poros\" en la preparación de recubrimientos antirreflectantes de óxido de silicio poroso. Experimental

Tutor/a principal: Gema San Vicente Domingo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los recubrimientos antirreflectantes de las cubiertas de vidrio de los sistemas solares son de óxido de silicio poroso. Este carácter poroso es lo que hace que la película tenga un índice de refracción tan bajo como 1.23, que es es valor que debe tener para para conseguir un 100% de transmitancia a una longitud de onda seleccionada dada. Estos recubrimientos se preparan por el método sol-gel y se depositan sobre el substrato de vidrio por inmersión. La estructura porosa en este caso se produce al añadir un compuesto \"generador de poros\" en la solución precursora, que al calentarse se queman, dejando poros en el interior de la película. Al aumentar la porosidad en un recubrimiento de óxido de silicio, conseguimos disminuir el índice de refracción pero también obtenemos recubrimientos mas delicados y con menor resistencia a la abrasión. Es necesario encontrar un compromiso entre ambas propiedades. El trabajo de Fin de master propuesto implicaría la preparación de recubrimientos de SiO2 porosa, variando la temperatura del tratamiento térmico y el contenido del compuesto generador de poros. Estos recubrimientos se caracterizarían mediante medidas espectrofotométricas, para estudiar el efecto de los parámetros en la transmitancia. También se estudiaría el efecto en la superficie mediante medidas de ángulo de contacto y la resistencia a la abrasión.
El trabajo se realiza en el laboratorio OCT del CIEMAT.
Perfil del/la estudiante: preferiblemente químic@

Técnicas de radiofrecuencia avanzadas para el acelerador y el blanco de litio de IFMIF-DONES Experimental

Tutor/a principal: Cristina de la Morena Álvarez-Palencia · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: David Regidor Serrano · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La plaza está relacionada con actividades de radiofrecuencia (RF) y microondas para:

• El acelerador IFMIF-DONES. Diseño del Sistema de Radiofrecuencia responsable de proporcionar el campo electromagnético que acelera las partículas. Diseño, simulación, fabricación y validación experimental de prototipos: amplificadores de alta potencia, técnicas de combinación de potencia en RF, sistemas Low Level RF (LLRF) para generación de señal y control de campo en las cavidades aceleradores, etc.
• El blanco de litio líquido de IFMIF-DONES. Diseño y desarrollo de un sistema de monitorización del espesor de la cortina de litio mediante técnicas radar en alta frecuencia para la operación segura de la instalación.

El/la candidata/a formará parte de un grupo de trabajo multidisciplinar, en un entorno internacional en estrecho contacto con otros centros de investigación internacionales y con la industria, en el marco de los proyectos IFMIF-DONES y LIPAc. Esto abre la posibilidad de adquirir experiencia remota en la puesta en marcha y operación del acelerador LIPAc, gran oportunidad para trabajar en una instalación científica puntera en un entorno internacional. Por otro lado, la inminente construcción de los primeros edificios y laboratorios de IFMIF-DONES en Granada, entre ellos un Laboratorio de Radiofrecuencia y un Laboratorio de Metales Líquidos, suponen igualmente un escenario ideal para formarse y adquirir experiencia en puesta en marcha, operación de grandes instalaciones científicas y participación en experimentos científicos.
Metodología: Circuitos de radiofrecuencia y microondas, sistemas radar, capacidades de de programación y procesado digital de señal (Matlab, LabVIEW, C++, etc.), capacidades de medida y caracterización en laboratorio de radiofrecuencia.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería o física. Conocimientos en el área de radiofrecuencia y microondas.

Diseño y plan experimental para un sistema de purificación de litio líquido Experimental

Tutor/a principal: María Sánchez Arenillas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: En Granada, en las misma instalaciones de IFMIF-DONES, se está construyendo un circuito experimental de litio líquido con un tamaño y condiciones de operación similares al sistema de purificación de IFMIF-DONES (https://ifmif-dones.es/) y que se llamará LITEC. LITEC permitirá llevar a cabo experimentos para la purificación del metal líquido empleando diferentes trampas, medidores de impurezas on-line como resistivímetros, sensores electroquímicos, o monitores de hidrógeno por permeación, y un sistema de inyección de impurezas.
Las impurezas que pueden estar presentes en DONES pueden ser tanto metálicas como no metálicas y provienen de diferentes fuentes: el propio litio, productos de corrosión o productos de reacción del litio con el propio haz. Para ello es necesario que haya un sistema de control de impurezas para lograr mantenerlas en el litio líquido por debajo de los límites establecidos. En todo esto LITEC juega un papel crucial ya que nos permitirá desarrollar planes experimentales introduciendo impurezas en el circuito de forma controlada y simulando las que serán producidas en IFMIF-DONES modificando, además, importantes parámetros de operación como el caudal, la presión o la temperatura de trabajo. Así, los resultados de los ensayos que se lleven a cabo serán relevantes para el diseño y operación de IFMIF-DONES.
Para este TFM se propone una línea que abarque tanto el diseño de la instrumentación necesaria para este sistema de control de impurezas, incluyendo el sistema de inyección y medidores on-line, hasta el desarrollo de un plan experimental que nos permita su caracterización y puesta en marcha.
Metodología: En este TFM se presenta un plan muy versátil que abarca tanto parte experimental como diseño adaptándose en la mejor medida al perfil del candidato que puede ser tanto de la rama de ingeniería como de ramas más experimentales como química o física. Se adentra en el apasionante mundo de las tecnologías de fusión y en el desarrollo e investigación de un sistema de purificación para un circuito de litio líquido similar al que estará presente en la instalación IFMIF-DONES que será construida en Escúzar (Granada). Este sistema de purificación abarca tanto inyectores de impurezas, como medidores online y diferentes trampas. Lo que permite centrar el TFM en uno o varios de estos puntos y poder continuar, si el candidato así lo desea y las circunstancias lo permiten, con el desarrollo de una posible tesis doctoral.
Perfil del/la estudiante: Graduado en química, graduado en física, ingeniero químico, industrial, materiales

Diseño de un sistema de autoconsumo hibrido Eólico-FV con baterías de flujo en un centro de investigación. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El autoconsumo de energía será clave en la descarbonización de la economía española. Por ello, en la medida 1.4 del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021 – 2030 (PNIEC) se promueve el autoconsumo. Con la implantación del autoconsumo se logra una mejor integración y aceptación de las infraestructuras energéticas en el territorio, se reducen las pérdidas por transporte y distribución, se aprovecha espacio urbano inutilizado, se fortalece y desarrolla la cadena de valor asociada al autoconsumo y la sociedad se conciencia energética y climáticamente. En esta propuesta proponemos hacer un estudio de viabilidad de un sistema de autoconsumo industrial basado en un sistema hibrido eólico/FV con almacenamiento de energía. Para ello, se utilizarán datos reales del CEDER-CIEMAT
El principal objetivo es aprender a dimensionar un sistema hibrido con almacenamiento para autoconsumo industrial en función del recurso existente, de la demanda de energía. Se evaluarán las distintas opciones que ofrece la regulación para el autoconsumo con y sin excedentes. Se realizará un estudio de viabilidad económica del sistema con distintos escenarios de mercado.
Las tareas a realizar son:
1) Analizar la hoja de ruta española para el autoconsumo
2) Analizar la regulación española de autoconsumo
3) Estudio de los principales datos del sistema propuesto.
4) Realización del estado del arte de sistemas similares
5) Análisis de la tecnología disponible. Búsqueda de información.
6) Aprendizaje herramienta HOMER Legacy.
7) Simulación con HOMER de los distintos casos identificados
8) Análisis de la información obtenida
9) Conclusiones
10) Propuestas de mejora
Metodología: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500 horas.
Herramienta de software a utilizar: HOMER Legacy
Perfil del/la estudiante: Grado en ingenieria

Viabilidad del aprovechamiento de la energía debida a la sobredimensión de los sistemas renovables mediante la integración de almacenamiento o producción de hidrogeno. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La mayoría de los sistemas de generación renovables tienden a sobredimensionar el sistema de captación frente al sistema de conversión para aumentar el factor de carga de este último buscando una mayor eficiencia. En energía solar fotovoltaica esta relación suele ser de 1,2. En energía eólica, los aerogeneradores para vientos moderados sobredimensionan la superficie barrida por el rotor para una determinada potencia. Pero en todos los emplazamientos se dan periodos temporales con gran recurso que provoca que no se pueda aprovechar la energía disponible debido a esa sobredimensión. Aquí se analiza la viabilidad de intentar aprovecharla mediante almacenamiento o mediante la producción de hidrógeno
El principal objetivo es aprender a dimensionar un sistema de almacenamiento o generación de hidrogeno para aprovechar la energía producida debido a la sobredimensión del captador ya sea solar fotovoltaico o eólico
Las tareas a realizar son:
1) Análisis de los distintos casos reales de sobredimensión de captador de energía
3) Estudio de las principales opciones para aprovechamiento de dicha energía
4) Realización del estado del arte de sistemas similares
5) Análisis de la tecnología disponible. Búsqueda de información.
6) Desarrollo de herramienta en excell o similar para cálculo del exceso
7) simulación de los distintos casos.
8) Análisis de la infomación obtenida
9) Conclusiones
10) Propuestas de mejora
Metodología: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500
horas.
Conocimiento de MS Excell, Matlab
Perfil del/la estudiante: Grado en ingenieria

Estudio de la viabilidad técnico-económica y regulatoria de la producción de hidrógeno verde con energía eólica. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (MAdrid)
Descripción: Hay muchas razones por las que el hidrógeno es una prioridad clave para lograr la transición hacia un mundo descarbonizado. Se espera que la electricidad renovable descarbonice una gran parte del consumo de energía de la UE de aquí a 2050, pero no la totalidad. El hidrógeno tiene un gran potencial para colmar algunas de estas lagunas como vector de almacenamiento, junto con las pilas, y transporte de energía renovable, garantizando el apoyo para las variaciones estacionales y conectando las zonas de producción hacia centros de demanda más distantes. Sin embargo, hoy en día el hidrógeno renovable no es aún rentable en comparación con el hidrógeno a partir de combustibles fósiles. El despliegue del hidrógeno en Europa se enfrenta a importantes retos como la existencia de recurso renovable suficiente para producir todo el hidrogeno necesario, existencia de tecnología de conversión de electricidad renovable en hidrogeno fiable, competitiva y de gran escala, tecnología de integración de los generadores basados en fuentes de energías renovables, una masa crítica de inversión, un marco regulador favorable, nuevos mercados pioneros, una investigación y una innovación continua en tecnologías de vanguardia y para aportar nuevas soluciones al mercado además de una capacitación de personal que haora mismo no existe y que va a ser necesario en los próximos años. En este estudio vamos a analizar las potencialidades y barreras de la producción de hidrógeno renovable obtenido a partir de energía eólica principalmente. Analizaremos distintas soluciones tecnológicas en múltiples sistemas distribuidos frente a grandes sistemas centralizados en
Metodología: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500 horas.
Conocimiento de MS Excell, Matlab
Perfil del/la estudiante: Grado en Ingeniería. Licenciado en Física. Ciencias Ambientales

Consejo Superior de Investigaciones Científicas 2 propuestas

Generadores termoeléctricos basados en nanomateriales Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Consejo Superior de Investigaciones Científicas — IMN-CNM, CSIC (Tres Cantos)
Descripción: La obtención de energía mediante generadores termoeléctricos, esto es, aquellos que pueden transformar energía térmica residual en energía eléctrica, es un campo de plena actualidad. Por un lado, ofrecen una alternativa energética sostenible para recuperar energía perdida en forma de calor, y por otra, con la llegada de la nanotecnología, está viviendo un avance muy importante, ya que se ha demostrado que nano-estructurando materiales termoeléctricos se aumenta su eficiencia (que es lo que se busca conseguir para una aplicación más extensa de los mismos). En el seno del grupo FINDER, del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) hemos desarrollando un proceso para nanoestructurar materiales termoeléctricos por medio de su depósito en matrices porosas. El trabajo que proponemos es tanto la caracterización de éstos materiales desde un punto de vista termoeléctrico (conductividad eléctrica, conductividad térmica, coeficiente Seebeck), como la fabricación de generadores basados en estas estructuras. Con el estudio de distintos materiales eléctricos para los contactos y geometrías, se espera aumentar su eficiencia y obtener generadores de pequeño tamaño para aplicaciones que utilicen el calor humano para generar electricidad.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) de Tres Cantos.
Metodología: Hay autobús directo desde la UAM al Parque Tecnológico de Madrid (PTM), que es donde estamos nosotros. Y podríamos empezar a trabajar en enero para que tenga más libre el tiempo cercano a los exámenes finales del máster, lo hemos hecho otros años con estudiantes de allí porque es más cómodo.
Perfil del/la estudiante: Físico, químico, ingeniero

Estudio de calentamiento por plasmones superficiales en nanoestructuras termoeléctricas Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Consejo Superior de Investigaciones Científicas — IMN-CNM, CSIC (Tres Cantos)
Descripción: La obtención de energía mediante generadores termoeléctricos, esto es, aquellos que pueden transformar energía térmica residual en energía eléctrica, es un campo de plena actualidad. Por un lado, ofrecen una alternativa energética sostenible para recuperar energía perdida en forma de calor, y por otra, con la llegada de la nanotecnología, está viviendo un avance muy importante, ya que se ha demostrado que nano-estructurando materiales termoeléctricos se aumenta su eficiencia (que es lo que se busca conseguir para una aplicación más extensa de los mismos). En el seno del grupo FINDER, del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) hemos desarrollando un proceso para nanoestructurar materiales termoeléctricos por medio de su depósito en matrices porosas. El trabajo que proponemos se basa en la unión de este efecto termoeléctrico en nanoestructuras, con el efecto de plasmones superficiales. Recientes estudios que hemos realizado han confirmado que ciertos materiales termoeléctricos pueden actuar como resonadores plasmónicos, con lo cual, luz en la frecuencia adecuada puede excitar un plasmón superficial y, con ello, calentar localmente el material. Con esto se conseguiría un aumento del gradiente térmico en el mismo y, con ello, un voltaje obtenido mayor. Se propone e como la fabricación de generadores basados en estas estructuras. Se propone estudiar la comportamiento de estos materiales bajo iluminación sintonizable mientras se miden sus propiedades de transporte. El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC), Tres Cantos.
Perfil del/la estudiante: Graduado/Licenciado en Físicas, Ingeniería Física, etc.

DH2 Energy 1 propuesta

Almacenamiento subterráneo de hidrógeno renovable en minas de sal Experimental

Tutor/a principal: Carlos Valverde Martínez · DH2 ENERGY, ESCUELA DE ORGANIZACION INDUSTRIAL (EOI)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: DH2 Energy — Almagro 31, 3D (Madrid)
Descripción: 1) Objetivos:
El principal objetivo validar la viabilidad técnico/económica del almacenamiento de hidrógeno renovable en minas de sal.
2) Contenido:
- Introducción al almacenamiento de hidrógeno, contexto actual e importancia para la descarbonización.
- Histórico de almacenamiento subterráneo de hidrogeno.
- Descripción de la tecnología aplicable al almacenamiento subterráneo de hidrogeno.
- Viabilidad técnica del almacenamiento en minas de sal (factores influyentes /mayores riesgos asociados)
- Viabilidad económica del almacenamiento en minas de sal (si hubiesen datos)
- Si es posible localizar minas actuales que podría ser válidas para tal proceso

3) Tareas a realizar:
- El alumno tendrá que investigar sobre todos los temas, contactar contratistas o empresas mineras si fuese el caso. Los tutores de la empresa siempre le guiarían y ayudarían.
- El alumno tendrá que realizar sus propios análisis.
- El alumno tendrá que llegar a sus propias conclusiones.
- Si fuese oportuno visitar minas que accediesen a colaborar.
- El alumno tendrá que contactar empresas para pedir información si fuese necesario.
Perfil del/la estudiante: Técnico

Instituto IMDEA Energía 7 propuestas

Fotosíntesis Artificial para la producción de amoníaco solar Experimental

Tutor/a principal: Laura Collado Brunete · Instituto IMDEA Energía
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Mariam Barawi Moran · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: La producción de amoniaco solar es un proceso energético con gran potencial para lograr la transición hacia una economía neutra en carbono. En la actualidad, existe un gran interés en la búsqueda de rutas sostenibles para la síntesis de amoniaco, que permitirían ampliar el uso de este compuesto en un amplio abanico de aplicaciones: fertilizantes, combustibles (vehículos, transporte marítimo, aviones), generación de electricidad, almacenamiento de energía, industria química, etc.

Este trabajo explora una ruta verde de producción de amoníaco basada en la reducción fotocatalítica de N2, empleando agua y distintos materiales semiconductores activos bajo iluminación UV o UV/visible.
El trabajo experimental engloba la preparación de fotocatalizadores basados en materiales abundantes y no tóxicos mediante métodos hidrotermales y sol-gel. Estos fotocatalizadores serán probados en la reacción de reducción de N2 en amoniaco en fase líquida (realización de ensayos y análisis mediante cromatografía de gases/colorimetría).
Perfil del/la estudiante: Química, Ingeniería Química, Ciencias Ambientales y similar

Diseño y Síntesis de compuestos orgánicos y metal-orgánicos para aplicaciones fotocatalíticas energéticas Experimental

Tutor/a principal: Teresa Naranjo Sánchez · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: Los polímeros conjugados porosos (Conjugated Porous Polymers, CPPs y Covalent Organic Frameworks, COFs) representan una nueva generación de fotocatalizadores heterogéneos capaces de generar combustibles solares. La naturaleza de los building block usados como elementos de partida para su síntesis determinan sus propiedades físico-químicas, pudiendo no sólo modular su área sino también sus propiedades optoelectrónicas que, en última instancia, determinan su aplicabilidad en el campo de la Fotocatálisis (para más aclaración ver, por ejemplo, C. G. López-Calixto et al, ACS Catal. 2020, 10, 9804). Por otro lado, los compuestos metal-orgánicos, MOFs, sólidos porosos formados por iones o clústeres metálicos que se coordinan con ligandos orgánicos para formar redes cristalinas uni-, di- o tridimensionales con porosidad permanente. La amplia gama de centros metálicos que pueden utilizarse y la creación de diferentes ambientes dependiendo del ligando utilizado y su funcionalización proporcionan múltiples oportunidades para crear sitios activos deseables para su aplicabilidad en fotocatálisis (para más información ver A. García-Sánchez et al. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1, 318) En este TFM se llevará a cabo la síntesis de diferentes building block basados en el colorante BODIPY (boro-dipirrometeno) para aplicarlos al diseño de MOFs, CPPs y COFs. Los derivados de BODIPY son compuestos muy atractivos debido a sus propiedades químicas y fotofísicas. Con estos nuevos materiales, se pretende, estudiar procesos de producción de hidrógeno. Este proceso se engloban en lo que se denomina fotosíntesis artificial o producción de combustibles solares para desarrollar tecnologías limpias de producción de energía benignas con el medio ambiente
Metodología: Lo más importante en este momento son las ganas de aprender por parte del candidato y las ganas por integrarse en un grupo de investigación multidisciplinar.
Perfil del/la estudiante: Para el buen desarrollo de este proyecto el perfil recomendable es el de una persona con conocimientos en síntesis orgánica y todas aquellas capacidades relacionadas como son elucidación estructural, caracterización físico-química, etc.

Incremento de propiedades catalíticas de fotoelelctrodes a base de polimeros para la producción de combustibles solares Experimental

Tutor/a principal: Freddy Enrique Oropeza Palacio · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Mostoles)
Descripción: El diseño de materiales para tecnologías de conversión de energía solar también debe considerar temas de sustentabilidad y medioambientales. En este sentido, los polímeros semiconductores funcionales son considerados materiales ideales para el desarrollo de tecnologías de conversión de energía solar debido a su versatilidad para modular importantes propiedades optoelectrónicas y potencial químico, aunado a su alta disponibilidad, libre de limitaciones geopolíticas. Por estas ventajas, en el laboratorio de procesos fotoactivados en IMDEA energía buscamos desarrollar sistemas de conversión de energía solar a combustibles y productos químicos de valor agregado, basados en materiales poliméricos porosos (MPP) de alto desempeño. Hasta ahora, hemos desarrollado metodologías reproducibles para la preparación de fotoelectrodos de alta calidad. Sin embargo, un componente importante a desarrollar es proveer a los materiales poliméricos con centros catalíticos para llevar a cabo reacciones de interés como reducción de CO2 o evolución de H2.

En este proyecto de TFM, la/el candidata/o trabajará en el desarrollo de estrategias para la incorporación de catalizadores a base de Ir, Cu y Fe sobre fotoelectrodos a base de poli-tiofenos sustituidos con agentes quelantes para la incorporación de centros metálicos. Específicamente, se busca:
(1) comparar métodos electroquímicos con síntesis organo-metálica para la funcionalización catalítica de fotoelectrodos poliméricos;
(2) hacer una caracterización estructural y electrónica del material preparado con SEM y XPS;
(3) correlacionar las características determinadas con el desempeño fotoelectroqumico de los fotoelectrodos preparados.
Metodología: con la restricción de tiempo para el TFM, cada estudiante se centrara en un sistema catalítico en particular: Cu-polímero Ir-polímero o Fe-polímero
Perfil del/la estudiante: química, ciencia de materiales, física

Síntesis y caracterización de materiales híbridos para la generación de combustibles solares a través de procesos fotoelectroquímicos Experimental

Tutor/a principal: Mariam Barawi Moran · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Laura Collado Brunete · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Madrid)
Descripción: El trabajo consistirá en la preparación de materiales inorgánicos y polímeros conjugados porosos para el diseño de fotoelectrodos híbridos para la conversión de energía solar. Y la obtención de combustibles como el hidrogeno o productos derivados de la reducción de CO2. Además, se estudiarán las propiedades estructurales, ópticas y electrónicas de los materiales preparados para evaluar la viabilidad en su uso en celdas fotoelectroquímicas. Finalmente, se investigarán las propiedades fotoelectroquímicas de los diferentes sistemas preparados, a través de la obtención de fotopotenciales, fotocorrientes y espectroscopia de impedancia electroquímica. Los sistemas más prometedores se utilizarán en una celda electroquímica conectada a un cromatógrafo de gases para evaluar los productos de reacción obtenidos (hidrógeno, metanol, metano etc…).
Perfil del/la estudiante: Madrid

Targeted Design of Porous Polymers for Energy Applications Experimental

Tutor/a principal: Hakan Bildirir · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Mostoles)
Descripción: Porous materials exhibit high accessible surface areas through their high dimensional backbone. For example, a gram of such compounds can show a specific surface area as big as a football field.[1] Thus, porous materials are interesting compounds for wide range applications from storage to separation.[2,3]

Aside from other porous materials, porous compounds solely made of organics, porous organic polymers, are interesting for electronic applications.[4] They are used as electrodes in batteries, photocatalysts to produce green hydrogen from water, and can catalytically convert carbon dioxide to useful compounds.

Here at IMDEA Energy, we produce porous organic polymers to be used in all aforementioned application areas to help our world to survive through today´s increased energy demand and pollution. The master student who is willing to join our team will be actively working in the material production for one of these areas, and will also contribute at the testing stage.

Aside working on such a popular topic, the master candidate will experience the professional and international environment at IMDEA Energy. The person will receive a training, which is adequate to work in any R&D center across the world.

References
[1] O. K. Farha, et al., J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15016–15021.
[2] C. E. Tas, O. Karaoglu, B. A. Tas, E. Ertas, H. Unal, H. Bildirir, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2020, 216, 110677.
[3] O. Karaoglu, G. Alpdogan, S. D. Zor, H. Bildirir, E. Ertas, Food Chem. 2020, 311, 125890.
[4] H. Bildirir, Crystals 2021, 11, 762.
Metodología: The language of work will be in English.
Information about tutor:
https://orcid.org/0000-0001-9909-4585
Information on IMDEA Energy:
https://energia.imdea.org/investigacion-lineas-de-id1/
Perfil del/la estudiante: Experience in organic syntheses, knowledge in organic chemistry

Síntesis y caracterización de fotoelectrodos para la generación de combustibles solares Experimental

Tutor/a principal: Miguel García Tecedor · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Mariam Barawi Moran · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: Se propone el diseño y fabricación de fotoelectrodos basados en óxidos metálicos semiconductores para su posterior aplicación en reacciones químicas para la generación de combustible solares y productos químicos de alto valor añadido, tales como la generación de hidrógeno o la reducción de CO2. Se explorarán diversas rutas de síntesis y optimización de estos materiales mediante técnicas de dopado, nanoestructuración y fabricación de heterouniones. Además, los materiales fabricados se caracterización con un amplio rango de técnicas morfológicas, estructurales, composicionales, eléctricas y espectroscópicas, haciendo especial hincapié en el análisis de los mismos en condiciones de reacción.
Metodología: El TFM se llevará a cabo en la Unidad de Procesos Fotoactivados de IMDEA Energía.
Perfil del/la estudiante: Física, Química, Ciencia de Materiales o similar.

Estudio fotoquímico de procesos de fotosíntesis artificial: producción de hidrógeno y fotorreducción de CO2 Experimental

Tutor/a principal: MIGUEL GÓMEZ MENDOZA · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (MÓSTOLES)
Descripción: La Fotosíntesis Artificial se basa en el uso de la luz solar para convertir CO2 y agua en compuestos útiles para la energía como CO, metano, metanol e hidrógeno, tal como lo hacen las plantas verdes para la obtención de azúcares. En nuestro grupo de investigación trabajamos para desarrollar una nueva generación de materiales híbridos orgánico-inorgánicos que sean capaces de promover de manera eficiente, mediante reacciones fotocatalíticas y fotoelectroquímicas, las transformaciones químicas necesarias en los procesos fotosintéticos artificiales.

El principal objetivo del trabajo final de grado es el estudio de la reducción fotocatalítica de CO2 a CO y descomposición del agua, para posteriormente poder llevar a cabo reacciones orgánicas de interés industrial. Para ello se emplearán diferentes fotocatalizadores orgánico-inorgánico que se caracterizarán a través de técnicas espectroscópicas avanzadas. Para lograr el objetivo principal se desarrollarán los siguientes objetivos específicos:
* Preparación de un fotosensibilizador adecuado que se caracterizará fotofísicamente mediante técnicas espectroscópicas tales como UV-Visible, fotoluminiscencia y absorción transitoria(TAS).
* Estudio del rendimiento de los procesos fotocatalíticos llevados a cabo.
* Identificación mediante TAS de los intermedios y especies involucradas en las vías de reacción fotocatalíticas.

Herramientas a disposición del alumno/a:
El/la alumno/a aprenderá el manejo de técnicas espectroscópicas de caracterización estructural como la resonancia magnética nuclear(RMN) y la espectroscopia infrarroja(FTIR); así como de la cromatografía de gases. Dentro del marco de las técnicas fotofísicas, se emplearán la fotoluminiscencia en estado estacionario y resolución temporal, así como la absorción transitoria. Además, se hará uso del software OriginLab y Chemdraw.
Metodología: Deseable poseer conocimientos en química orgánica y/o analítica.
Perfil del/la estudiante: Química

Instituto IMDEA Nanociencia 1 propuesta

Diseño y fabricación de células solares basadas en perovskita 2D/3D Experimental

Tutor/a principal: Inés García Benito · Instituto IMDEA Nanociencia
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Nanociencia — Campus Universitario Cantoblanco, Calle Faraday,9 (Madrid)
Descripción: La finalidad de este trabajo de investigación a realizar en el laboratorio de fotovoltaica de IMDEA nanociencia es el desarrollo del trabajo fin de master correspondiente al master de de Energías y Combustibles para el futuro de la Universidad Autónoma de Madrid, curso académico 2022-2023.
Para ello los principales objetivos se centrarán en el aprendizaje de la fabricación de células solares basadas en perovskita y la implantación de nuevos materiales orgánicos para la mejora de su funcionamiento y estabilidad.
Inicialmente se aprenderán los detalles para la correcta preparación de células de aprovechamiento de la energía solar (a escala de laboratorio será con simulador solar) tanto en configuración mesoporosa como plana y se facilitará información sobre lo publicado en literatura científica en este campo así como acerca de la extensa experiencia del grupo de investigación. Posteriormente, se incluirán nuevos materiales orgánicos con el fin de alcanzar no solo un buen funcionamiento del dispositivo fotovoltaico si no además un aumento de la estabilidad del dispositivo.
Metodología: Se desarrollará en IMDEA nanociencia.
Perfil del/la estudiante: Formación en ciencias (química, física o ingeniería). Conocimiento alto de inglés.

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) 2 propuestas

Catalizadores con porosidad interna controlada para la reacción inversa de desplazamiento de gas de agua Experimental

Tutor/a principal: Belén Bachiller Baeza · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Consuelo Alvarez Galván · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (MADRID)
Descripción: La reacción inversa de desplazamiento de gas de agua (CO2 + H2 ↔ CO + H2O, RWGS, Reverse Water-Gas Shift) es uno de los procesos más prometedores para la valorización de CO2 ya que produce CO, un compuesto fundamental para la síntesis de productos químicos y combustibles. Es sabido que la estructura porosa de los catalizadores influye de diferentes formas en las propiedades y el comportamiento de estos materiales durante la reacción. El objetivo principal del trabajo será el de optimizar la geometría porosa y el tamaño de poro de materiales estructurados con una meso y macroporosidad 3D controlada para su aplicación como soportes de catalizadores en la RWGS.
Las actividades se centrarán en la síntesis de materiales basados en óxido de cerio dopado con cierta proporción de lantánidos mediante métodos tipo “nanocasting” empleando sílices mesoporosas como templates. La composición de los catalizadores se optimizará, cambiando la naturaleza y proporción del lantánido. El metal activo, el níquel, se incorporará por impregnación. La caracterización de los materiales preparados, con el fin de establecer relaciones entre su reactividad y sus propiedades texturales, estructurales, rédox y ácido-base se realizará por diferentes técnicas: adsorción-desorción de N2, difracción de rayos X; reducción a temperatura programada; desorción a temperatura programada de NH3 y CO2. Además, los ensayos de actividad catalítica se realizarán en un reactor de lecho fijo analizando los productos de reacción por cromatografía de gases. Finalmente, con todos los resultados, se establecerán correlaciones que ayuden a desarrollar nuevos catalizadores con unas características mejoradas.
Perfil del/la estudiante: químico, ingeniero químico

Desarrollo de catalizadores para el tratamiento de residuos plásticos Experimental

Tutor/a principal: Rufino Manuel Navarro Yerga · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Noelia Mota Toledo · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Tanto la gasificación como la pirolisis de residuos plásticos se enfrentan al reto de tratar altos contenidos de hidrocarburos complejos en las corrientes gaseosas producidas. Los hidrocarburos complejos producen problemas de condensación, polimerización s y formación de aerosoles lo que hace que la eliminación de este tipo de componentes sea uno de los obstáculos más importantes en las tecnologías de tratamiento de residuos plásticos. La eliminación de hidrocarburos complejos mediante tecnologías de reformado ha cobrado gran interés en los últimos años como alternativa para la eliminación de estos compuestos en el tratamiento térmico de residuos plásticos. Para este trabajo se pretende actuar en el eje del desarrollo de catalizadores específicos para el tratamiento de hidrocarburos procedentes del tratamiento térmico de residuos plásticos que posean alta resistencia a la sinterización o vaporización de los metales utilizados como fases activas y elevada resistencia a la desactivación por carbón. El programa formativo ofertado planifica una formación teórica y práctica a nivel fundamental para abordar el desarrollo de catalizadores con propiedades texturales, estructurales y superficiales diseñadas de acuerdo a los requerimientos de la reacción de reformado de residuos plásticos. Para conseguir estos objetivos se tiene previsto un programa de formación que contempla actividades de formación teórica relacionados directamente con el área de caracterización y medida de catalizadores heterogéneos así como actividades prácticas relacionadas con la preparación, caracterización y medida de catalizadores.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico o Químico.

Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) 3 propuestas

Síntesis de catalizadores bifuncionales basados en nitruros para baterías Zn-aire acuosas en medio alcalino Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las baterías litio-O2 con electrolitos acuosos se han propuesto para almacenamiento de energía eléctrica a gran escala por su elevada densidad de energía teórica. Actualmente, el Pt es el catalizador más utilizado para la ORR (reacción de reducción de oxígeno) en baterías metal-O2. Este amplio uso del Pt como catalizador limita su uso a escala industrial debido a su elevado coste y su escasez. Debido a estos inconvenientes, el desarrollo de catalizadores alternativos se ha convertido en una temática de interés global. Los electrodos de aire (cátodos) basados en carbono se descomponen a potenciales por encima de 3.5 V vs Li/Li+ en presencia de Li2O2 y sus compuestos intermedios. El objetivo principal del TFM es explorar diferentes rutas de síntesis de nuevos materiales de electrodo de cátodo basados en óxidos y nitruros, y combinación de ellos insertados en una estructura interconectada macro-mesoporosa. Se pretende abordar la síntesis de estos electrocatalizadores mediante el método sol-gel asistido por surfactantes. Los catalizadores se depositan sobre una malla de Ni que hace de electrodo y se analizan por SEM, DRX y FTIR. El catalizador se ensambla en una batería acuosa Zn-aire y se analiza mediante Voltametría Cíclica, Carga-Descarga Galvanostática y Espectroscopia de Impedancia Electroquímica. Se analiza si el material presenta propiedades catalíticas en ORR y OER ( reacción de evolución de oxígeno). Este trabajo está enmarcado en un proyecto internacional Europeo-Japonés financiado por la Unión Europea y la Japan Science and Technology. Se ha solicitado una JAEIntro con esta temática.
Metodología: Proyecto en activo con una tesis desarrollada en esta temática.
Perfil del/la estudiante: Madrid

Electrocatalizadores basados en ZnO para la reacción de reducción de CO2 Experimental

Tutor/a principal: Nataly Carolina Rosero Navarro · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Segundo/a tutor/a: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: La reducción electrocatalítica del dióxido de carbono (CO2) es una estrategia eficaz para la producción de combustibles sintéticos y productos de interés industrial. Las investigaciones actuales muestran claramente que los metales preciosos y sus derivados poseen eficacia y selectividad para diversos productos. Los electrocatalizadores permiten la formación de diversos productos a partir de la reducción electroquímica del CO2, como monóxido de carbono (CO), Hidrógeno (H2) ácido fórmico (HCOOH), etileno (C2H4) y otros.
Los potenciales termodinámicos de oxidación-reducción conducen a una escasa selectividad de los productos objetivo. Por lo tanto, sigue siendo difícil producir selectivamente un producto específico con un alto rendimiento a partir de CO2. Aquí se estudiarán materiales inorgánicos más basados en Cu, Bi, Ni, Fe y Zn como nuevos catalizadores electrocatalíticos de reducción de CO2.
Los objetivos generales son:
1. Síntesis de materiales inorgánicos mediante procesos de reacción en disolución (Sol-gel) y en estado sólido. Se evaluarán parámetros de síntesis para conocer su efecto en la reducción de CO2. Caracterización fisicoquímica en profundidad.
2. Preparación de electrodos a partir de los materiales preparados. Se evaluará la configuración de electrodos para el desarrollo del electrocatalizador. Se estudiará la integración con material conductor de iones y electrones para una alta eficiencia.
3. Evaluación de la reducción electroquímica de CO2 a partir de los electrodos preparados. Uso de Celda-H acoplada a cromatografía de gases para determinar los productos resultantes.
Al final de la investigación, se espera obtener valiosos conocimientos sobre electrocatalizadores abundantes y medioambientalmente aceptables para la reducción de CO2.
Metodología: Dos tutores
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o graduado en Energía, Materiales, Química o afines

Electrolitos solidos con microestructura diseñada Experimental

Tutor/a principal: Nataly Carolina Rosero Navarro · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: The development of more sustainable societies has become an urgent goal worldwide. Electrical batteries are one of the most important energy storage technologies. In recent years, the manufacture of fully solid-state batteries has been intensively investigated, however stable electrochemical performance at high current densities remains a desired goal. This project aims the design of a novel microstructure-controlled Li-ion conductive oxide-based ceramic solid electrolytes for fast-charge all-solid-state batteries.
In this research, the design of novel composite solid electrolytes will be done by the control of the chemistry of the grains and grain boundaries that make part of the solid electrolyte. Nano inorganic glass-ceramic lithium-ion conductive oxides are proposed as novel grain boundary modifiers to generate stable Li-ion transport at high current densities.
The general goals of this research include:
(1) To synthesize novel composite solid electrolytes using glass-ceramic oxides as grain boundary modifiers with improved electrochemical, chemical, and mechanical properties. The synthesis will be carried out by solution processes and solid-state reaction including spark plasma sintering. Physicochemical and electrochemical properties will be evaluated.
(2) To study the mechanisms of lithium transfer of solid electrolyte and lithium anode metal by AC/DC techniques combined with ex-situ observation by scanning electron microscopy.
(3) To integrate the knowledge derived from these studies to construct all-solid-state batteries. The cathode material will be applied on the surface of solid electrolyte. Charge-discharge behavior will be evaluated with ex-situ analyses.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o graduado en Energía, Materiales, Química o afines

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) 7 propuestas

Materiales y dispositivos piezoeléctricos para recolección de energía y alimentación remota Experimental

Tutor/a principal: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Harvey Amorín González · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Los materiales cerámicos y poliméricos piezoeléctricos son una tecnología madura y ubicua, base de un abanico de dispositivos, tales como transductores, detectores, actuadores y sistemas inteligentes. Entre sus nuevas aplicaciones, destaca la recolección de energía (Energy Harversting en inglés). Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica para alimentar electrónica de baja potencia. Son, por ejemplo, una alternativa a las baterías en redes de sensores inalámbricos, fundamentales para la industria 4.0 y la IoT.

Los materiales piezoeléctricos son también uno de los componentes de los composites magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de elementos piezoeléctricos y magnetostrictivos son transductores magnetoeléctricos, capaces de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, facilitando un concepto alternativo de recolección. Se están considerando también para alimentación remota por campos magnéticos de dispositivos electrónicos implantados en el cuerpo humano, que evitan la necesidad de reemplazar baterías por cirugía. Son clave en el desarrollo de redes de sensores para diagnóstico precoz o seguimiento de enfermedades.

Este proyecto está concebido como una iniciación a la investigación en materiales electroactivos, en concreto para transducción piezoeléctrica y magnetoeléctrica, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contempla el desarrollo de un nuevo material compuesto bajo diseño, incluyendo su procesado, así como su caracterización estructural y microestructural, y de sus propiedades orientada a su aplicación en recuperación de energía.
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado tanto para físicos, como para químicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante

Optimización de recubrimientos basados en nitruro de circonio para electrodos de electrolizadores para la producción verde de hidrógeno. Experimental

Tutor/a principal: Carlos Prieto de Castro · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Eva Céspedes Montoya · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Una de las soluciones más interesantes para la producción del denominado “hidrógeno verde” es la electrolisis del agua mediante la utilización de celdas basadas en membranas de intercambio de protones (PEMWE, Proton Exchange Membrane Water Electrolysis).
Con el fin de reducir el coste, una parte de la investigación se centra en el desarrollo de electrodos libres de platino. Para ello, se propone el diseño de recubrimientos basados en nitruros.
El depósito de estos recubrimientos se realizará mediante sputtering reactivo por lo que el programa formativo consta de lo siguiente:
- Utilización de tecnología de alto vacío.
- Estudio de los parámetros fundamentales de crecimiento de láminas delgadas en función de la presión y composición del gas de sputtering.
- Caracterización de la estructura cristalina de los materiales mediante difracción de rayos X y de las propiedades físicas (ópticas y eléctricas).
- Análisis de la adherencia de las capas y optimización de la calidad del depósito.
- Depósito de nitruro de circonio sobre aceros inoxidables de distintas características.
- Estudio mediante micro-espectroscopía Raman de la estabilidad de los recubrimientos de placas bipolares en medio ácido, similar a la operación en electrolizadores PEMWE .

Preparación de nuevos materiales porosos para la optimización de células solares orgánicas Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Javier Méndez Pérez Camarero · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El proyecto de TFM abordará la preparación de nuevos materiales porosos que den lugar a una fácil integración en dispositivo de transformación energética. Se evaluarán sus propiedades de conductividad, carga superficial, así como sus propiedades electrónicas y de absorbancia.

Para preparar la síntesis de los materiales porosos de tipo estructura covalente orgánica (COF) se usarán métodos típicos de síntesis por vía húmeda usando disolventes orgánicos, así como métodos alternativos como la mecanosíntesis
Se caracterizarán las propiedades físico-químicas de dichos materiales, incluyendo su cristalinidad, y finalmente se medirán las propiedades de absorción y electrónicas. Se derivarán de los datos los parámetros de interés como conductividad, carga o band gap a fin de realizar un estudio comparativo. Se evaluará tanto la porosidad estructural y textural como las propiedades electrónicas de los mismos. Se estudiarán diferentes deposiciones de dichos materiales, estudiando a lo largo del TFM la modulación de sus propiedades finales en función de su organización.
Perfil del/la estudiante: Fisico

Síntesis y caracterización de películas basadas en moléculas orgánicas para células solares Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: Javier Méndez Pérez Camarero · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Se sintetizará, caracterizará y estudiará nuevos compuestos aromáticos para su futuro uso en células solares orgánicas. Se caracterizarán los compuestos con el uso de técnicas básicas de caracterización en química orgánica. Se aprenderá el uso y la manipulación de diferentes equipos y técnicas como IR, UV visible, voltametría cíclica, fluorescencia, Raman, Rayos X, SEM. Los compuestos serán estudiados tanto en estado solido como en disolución. Se estudiará su organización en estado sólido mediante diferentes técnicas de deposición. Se aprenderá el uso y manejo del equipo de microscopia de fuerza (AFM), donde se realizarán el intercambio de puntas, ajustes y modos de medida Se realizarán los estudios con muestras patrón, redes de difracción, mica, grafito y finalmente se aplicarán dichos conocimientos al estudio de los nuevos compuestos preparados. Se realizarán los análisis de resultados y el uso de diferentes programas específicos de las técnicas empleadas.

Finalmente, se enseñará a la estudiante a la redacción y presentación de los resultados científicos, así como al uso de las diferentes bases bibliográficas para desarrollarlo

https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/members/permanent-staff/eva-maria-garcia-frutos/
Perfil del/la estudiante: Fisico

Nuevos electrolitos tipo WIS combinando la generación termoeléctrica y el almacenamiento electroquímicos para supercondensadores recargables térmicamente Experimental

Tutor/a principal: Francisco del Monte Muñoz de la Peña · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Los sistemas de almacenamiento de energía, tales como baterias de ión litio (LIBs) y supercondensadores (SCs), se han convertido en elementos imprescindibles en el mundo que actualmente vivimos. Siendo estos dos los sistemas más ampliamente utilizados para almacenamiento de energía, cada uno de ellos tiene sus peculiaridades. Las LIBs se caracterizan por poseer densidades de energía altas y de potencia bajas mientras que lo contrario es característico de los SCs, es decir, densidades de energía bajas y de potencia altas. Esto último es especialmente interesante dado que les permite ser cargados en tiempos extraordinariamente cortos. En SCs, el objetivo es, por tanto, aumentar la densidad de energía que pueden almacenar. Como respuesta a esta demanda, los electrolitos tipo \"water-in-salt\" (WIS) han ganado un tremendo interés recientemente. Este tipo de electrolitos son básicamente disoluciones acuosas con una muy alta concentración de sal de manera que permiten trabajar con ventanas de potencial amplias. De esta manera, los electrolitos WIS ofrecen densidades de almacenamiento de energía similares a electrolitos orgánicos y líquidos iónicos, pero con mayor seguridad y mejores propiedades medioambientales.

El objetivo de nuestro proyecto es diseñar nuevos electrolitos tipo WIS para sistemas electroquímicos de (1) almacenamiento de energía (como, por ejemplo, SCs) y (2) generación de energía (como, por ejemplo, termoeléctricos basados en procesos redox). Eventualmente, el proyecto contempla la combinación de ambos sistemas para la obtención de SCs recargables térmicamente.
Metodología: Nuestro proyecto tiene preconcebido un contrato FPI para realizar la tesis doctoral en tema de electrolitos tipo WIS para sistemas de almacenamiento de energía que podría solicitar el estudiante de TFM que hiciera el trabajo con nosotros. La solicitud se realizará en Marzo del 2023 para iniciar la tesis será en Septiembre del 2023 (fecha de inicio del contrato).
Perfil del/la estudiante: Formación en química o ingeniería química, con interés en sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía

Reciclaje de cátodos de baterías gastadas de iones litio: Diseño de procesos sostenibles de extracción de metales basados en deep eutectic solvents Experimental

Tutor/a principal: María Concepción Gutiérrez Pérez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Con el crecimiento de la demanda de almacenamiento de energía por parte de teléfonos móviles, teléfonos inteligentes y dispositivos
electrónicos, las baterías de ión litio (LIB) se han convertido en algo esencial en la sociedad actual. El reciente uso de LIBs en vehículos
eléctricos (para disminuir las emisiones globales de CO2) y en parques eólicos y huertos solares (para mitigar la producción intermitente
de energía) hace que éstas estén ganando aún más relevancia para poder lograr los principales acuerdos internacionales sobre cambio
climático (el Protocolo de Kioto, el Acuerdo de París, el European Green Deal y los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU).
Este uso generalizado de LIBs está provocando un doble efecto. Por un lado, la producción masiva de LIBs supone un consumo
significativo de materias primas. Por otro lado, este aumento de la producción de LIBs supondrá el mismo aumento de baterías gastadas
con el consiguiente riesgo para el medio ambiente que esto conlleva.
En términos de economía circular, el reciclaje permite devolver estos materiales a la cadena de valor y evita la generación de residuos, de manera que ofrece una solución a los dos problemas mencionados anteriormente.
Este proyecto se centra en el componente más valioso de las LIBs: el cátodo. Así, se utilizaran un nuevo tipo de disolventes sostenibles para la extracción de metales de los cátodos de pilas de Li (Li y Co en pilas tipo LCO; Ni, Mn, Li, y Co en pilas de tipo NMC) mediante extracciones sólido-líquido.
Metodología: Este tema de investigación ha sido financiado reciente en la convocatoria TED (Transición Ecológica) promovida por la Agencia Española de Investigación. El interés del grupo es formar a alguien que esté interesado en este tema y quiera realizar su tesis doctoral financiado con cargo al proyecto TED.
Perfil del/la estudiante: Estudiante con grado en química o ingeniería química.

Diseño de Nanorreactores Magnéticos para la Síntesis de Biodiesel Experimental

Tutor/a principal: Alvaro Gallo-Cordova · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Segundo/a tutor/a: María del Puerto Morales Herrero · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El carácter magnético de nanopartículas basadas en hierro permite su manipulación, detección y calentamiento selectivo de manera que se pueden utilizar ventajosamente en diferentes aplicaciones. Dichas nanopartículas se han estudiado extensamente en aplicaciones biomédicas. Para su aplicación en otros campos como la catálisis, es necesario desarrollar métodos de preparación a gran escala a través de procesos sostenibles, reproducibles y escalables. En particular, el objetivo de este proyecto es avanzar en la investigación sobre preparación de nanopartículas magnéticas para aplicaciones relacionadas con la catálisis y la producción de combustibles alternativos. Para esto, el proyecto se dividirá en dos etapas principales: 1) diseño de nanorreactores magnéticos (MNRs) basados en hierro y 2) evaluación de la producción de biodiesel utilizando dichos MNRs. Para la primera etapa, se evaluarán diferentes rutas de síntesis de los MNRs, así como también su dopaje con elementos como el calcio y/o recubrimientos con compuestos que permitan incrementar su carácter básico necesario para la síntesis de biodiesel, como el óxido de magnesio. Dentro de la segunda etapa, los materiales sintetizados y recubiertos serán ensayados como catalizadores en la producción de biodiesel a partir de diferentes aceites vegetales. Para ello se llevará a cabo la reacción en presencia de los MNRs a distintas temperaturas y en presencia de un campo magnético alterno, donde se aprovechará la capacidad de autocalentamiento de los materiales para reducir los costes energéticos y por ende el impacto ambiental. Finalmente, se evaluará el rendimiento de la reacción y la posibilidad de recuperación y reuso del catalizador.
Perfil del/la estudiante: Síntesis de nanopartículas

Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) 2 propuestas

Fabricación, caracterización de nanoestructuras y su autoescalado para su utilización como enfriadores radiativos. Experimental

Tutor/a principal: Cristina Vicente Manzano · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos)
Descripción: El grupo FINDER (IMN-CSIC) se encuentra actualmente entre los grupos más destacados en cuanto a estudios en materiales termoeléctricos a nivel internacional, con gran experiencia en procesos de fabricación de nano-estructuras y pionero en su caracterización.
Este proyecto se basa en la fabricación y caracterización de distintas nanoestructuras para aplicarse como enfriadores radiativos. El enfriamiento radiativo es el proceso por el cual un cuerpo pierde calor por radiación térmica, de modo que aprovecha el frío extremo del espacio exterior para enfriar el planeta, y a su vez puede enviar radiación de la luz solar hacia el vacío del espacio.
En un primer lugar, se desarrollará la fabricación y caracterización a nivel estructural, morfológico, y de sus propiedades ópticas tanto en el visible como en el infrarrojo de distintas nanoestructuras con el fin de utilizarlos como enfriadores radiativos. En segundo lugar, se caracterizarán sus propiedades como enfriadores radiativos, temperatura máxima de enfriamiento y potencia máxima de enfriamiento, controlando las condiciones atmosféricas con la ayuda de una estación atmosférica. A continuación, se realizará el autoescalado para tener una aplicación más real a nivel industrial. El candidato en cuestión obtendrá conocimientos en cuando a la caracterización de distintas nanoestructuras para el ahorro de energía mediante la disminución de la temperatura.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMN-CSIC) de Tres Cantos.
Perfil del/la estudiante: Físico, químico o ingeniero

Fabricación y caracterización de películas delgadas de seleniuros metálicos como materiales para producción de electricidad a partir de calor. Experimental

Tutor/a principal: Cristina Vicente Manzano · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos. Madrid)
Descripción: El grupo FINDER (IMN-CSIC) se encuentra actualmente entre los grupos más destacados en cuanto a estudios en materiales termoeléctricos a nivel internacional, con gran experiencia en procesos de fabricación de nano-estructuras y pionero en su caracterización.
El proyecto propuesto está basado en el desarrollo de dispositivos termoeléctricos para la recuperación de energía. Actualmente, esta área se encuentra en fuerte expansión debido a la necesidad mundial urgente de adaptación y mitigación de los efectos del cambio climático. Este efecto se está observando especialmente en materiales basados en seleniuros metálicos que presentan las más altas eficiencias termoeléctricas, además de tener un bajo coste y de estar constituidos de elementos muy abundantes en la corteza terrestre y menos contaminantes en contraposición con los termoeléctricos clásicos. El objetivo general de este proyecto es abordar los distintos aspectos que permitan obtener materiales nanoestructurados con valores récord de eficiencia de conversión de calor residual en energía eléctrica. En concreto, se planea preparar películas delgadas de seleniuros metálicos mediante una técnica de fabricación económica y fácilmente escalable a la industria. Los materiales obtenidos serán caracterizados desde el punto de vista termoeléctrico, así como la correspondiente caracterización estructural y composicional, todo ello dirigido a establecer las relaciones estructura-propiedades termoeléctricas que permitan su optimización.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMN-CSIC) de Tres Cantos.
Perfil del/la estudiante: Físico, químico o ingeniero

Instituto de Optica, CSIC 1 propuesta

Micro y nano procesado singular de materiales mediante irradiación con iones pesados de alta energía y pulsos láser. Experimental

Tutor/a principal: José Olivares Villegas · Instituto de Optica, CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales, UAM
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Esther Enríquez Pérez · CMAM
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Optica, CSIC — C/Serrano 121 (Madrid)
Descripción: Los iones de alta energía (hasta 50 MeV) disponibles en el CMAM (www.cmam.uam.es) permiten generar, en la mayoría de los materiales de interés tecnológico, diversos patrones de procesado causados por la elevada densidad de energía depositada por los iones a lo largo de sus trazas de propagación (sintonizable entre 0,1- 15 keV/nm, dependiendo del número atómico del ion). Esta elevada excitación puede generar desde defectos puntuales hasta amorfización selectiva. El patrón de procesado/dañado se puede “sintonizar” para producir, desde nanotrazas amorfas (diámetro de pocos nm y longitud micrométrica), hasta capas homogéneamente dañadas de grosor micrométrico.
El haz de iones macroscópico se puede focalizar a tamaños micrométricos con instrumental adecuado disponible y/o en desarrollo en el CMAM.
Asimismo se puede “pulsar” electrostáticamente.
Se puede también irradiar materiales en modo haz externo para explorar funcionalizaciones originales debidas al efecto del tipo de atmósfera y control continuo de energía.
Se dispone en el CMAM de láseres pulsados (ns y fs) para estudiar la sinergia de procesado original combinando la irradiacón con iones y pulsos láser. Se estudian materiales ópticos para tres aplicaciones principales: fotónica integrada (LiNbO3, Al2O3, SiO2, etc), ópticas para instrumentación espacial en el UV profundo (MgF2) y para elementos de diagnóstico para energía de fusión (SiO2, Al2O3).

Metodologías disponibles para el TFM:
-Medidas de caracterización estructural mediante técnicas \\\"Ion Beam Analysis\\\": RBS/C.
-Caracterización óptica: medidas ópticas de reflectancia y transmitancia óptica UV-VIS; espectroscopía Raman in-situ durante irradiación y ex-situ. Elipsometría óptica
-Caracterización de superficies irradiadas: Perfilometría y AFM
Metodología: Los objetivos más concretos (material y tipo de sistemática de irradiaciones) se cerrarán tras conversación con el estudiante considerando sus preferencias.
Perfil del/la estudiante: Físico, Ingeniero

Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT 2 propuestas

Neutral particle transport in nuclear fusion reactors Experimental

Tutor/a principal: Arturo Alonso · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Segundo/a tutor/a: Iván Calvo Rubio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: In magnetic confinement fusion reactors, a plasma consisting of a mixture of deuterium and tritium is confined by strong magnetic fields. In the reactor core, the deuterium and tritium atoms are completely ionized due to the extremely high temperatures necessary for fusion reactions to happen sufficiently frequently. However, close to the reactor wall, temperatures are lower, the plasma is only partially ionized and the presence of neutral particles cannot be neglected. On the one hand, these neutral particles do not interact with magnetic fields and, consequently, the description of their dynamics is completely different from that of the main plasma. On the other hand, the transport and confinement of the main plasma, and therefore the performance of the reactor, is heavily affected by neutrals.

Although, in general, the description of neutral particle processes require kinetic theory, simpler fluid equations can be derived under the often reasonable assumption of high collisionality (or, equivalently, short mean-free-path). In this master\\\'s thesis project, the student will

 become familiar with the derivation of a simplified 1D fluid transport model for neutrals including charge-exchange reactions with main plasma ions and electron-impact ionization;
 adapt an existing 1D neutral transport code to reactor conditions;
 evaluate charge-exchange processes.
Metodología: http://fusionsites.ciemat.es/jaalonso/
http://fusionsites.ciemat.es/icalvo/
Perfil del/la estudiante: Formación en física/inegiería. Interés por el modelado y la programación (Matlab o similares).

Neutrónica para dispositivos de fusión por confinamiento magnético Experimental

Tutor/a principal: IOLE PALERMO · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT — Avda. Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Aplicación de métodos de Monte Carlo mediante código de simulación del transporte de la radiación MCNP a componentes de instalaciones de Fusión Nuclear por Confinamiento Magnético.

En particular el estudio se centrará en el diseño y análisis de Envolturas Regeneradoras para reactores de fusión DEMO Tokamak y/o HELIAS Stellarator.

Se realizarán modificaciones de diseño tanto en los inputs geométricos MCNP como mediante las interfaces entre CAD y MCNP (SuperMC, SpaceClaim) y se analizarán distintas funciones respuestas tales como producción de tritio en el regenerador (metales líquidos o cerámicas de litio).
Perfil del/la estudiante: Licenciado en Ingeniería, Física o equivalente

Sociedad Española para el Fútbol Profesional (LaLiga) 1 propuesta

Propuesta de métodos de autosuficiencia energética en estadios de fútbol. Experimental

Tutor/a principal: Álvaro Biarge Pareja · Sociedad Española para el Fútbol Profesional (LaLiga)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Sociedad Española para el Fútbol Profesional (LaLiga) — C/ Emilio Vargas, 1 (Madrid)
Descripción: Empleo de distintos métodos de generación de energía renovables en estadios de fútbol para tratar de conseguir un cierto grado de autosuficiencia con sus correspondientes valoraciones. Pudiéndose valorar métodos como geotermia, eólica, solar y baldosas piezoeléctricas entre otras posibilidades.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero técnico.

Worley España S.A 1 propuesta

Estudio de viabilidad de una planta solar fotovoltáica Experimental

Tutor/a principal: E Meizoso Valdés · Worley España S.A
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Worley España S.A — Paseo de la Castellana 184 (Madrid)
Descripción: Estudio de viabilidad para una planta solar.

Incluye:

· Determinar el procedimiento de permisos administrativos y técnicos dentro del marco legal actual, con las últimas legislaciones

· Diseño conceptual de la planta:

o Determinación de superficie disponible

o Determinación del recurso solar

o Dimensionado inicial o preliminar

o Selección de equipos principales, inversor y módulo

o Cálculo de recurso solar para diseño

o Layout de la cubierta

o Diagrama unifilar

o Memoria descriptiva o bases de diseño

· Diagrama de bloques de procedimientos y permisos

· Conclusiones y recomendaciones
Perfil del/la estudiante: Graduado en Ciencias Ambientales

UAM · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) · DH2 ENERGY, ESCUELA DE ORGANIZACION INDUSTRIAL (EOI) · Enagás Internac., S.L.U. · IETCC-CSIC · IMN-CSIC · Instituto IMDEA Nanociencia · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) · Instituto de Micro y Nanotecnología-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMN-CSIC) · Instituto de Optica, CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales, UAM · NATURGY NUEVAS ENERG. SLU · SOLUCIONES ENERGÉTICAS, S. A. · Sisener Ingenieros · TotalEnergies · TotalEnergies Electricidad y Gas España S.A.U

Sistema TFM - MECF

Departamento de Física Aplicada 4 propuestas

Estudio en la nanoescala de las propiedades mecánicas de nanocomposites utilizados como electrodos de baterías de iones de Li (LIBs) Experimental

Tutor/a principal: María del Carmen Morant Zacarés
Segundo/a tutor/a: Celia Polop Polop
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: En la actualidad, las baterías de ion Li (LIBs) son las baterías recargables más ampliamente utilizadas en la electrónica portátil. El desarrollo de este tipo de baterías constituye un punto clave en la implementación de nuevos modelos energéticos para la mejora ambiental. Aunque las LIBs vigentes en el mercado han logrado alcanzar un buen rendimiento, se necesitan ciertos avances para poder ser utilizadas en aplicaciones de alta potencia. Un problema por resolver es el deterioro de los electrodos debido a las tensiones que se generan durante los procesos de carga-descarga de la batería. El objetivo de esta propuesta de Trabajo Fin de Máster es el estudio de las propiedades mecánicas en la nanoescala de diferentes materiales utilizados como electrodos.

En este estudio nos centraremos en los ánodos compuestos de nanomateriales 2D de calcogenuros metálicos basados en Ga (GaX con X=S, Se) y nanotubos de carbono que se añaden para aumentar la conductividad de los nanocomposites. También estudiaremos cátodos de referencia como el LCO. Los electrodos se fabricarán en el laboratorio y se caracterizarán previamente por: SEM, TEM y RXD. Seguidamente, las propiedades mecánicas tales como el módulo elástico, adhesión, dureza y la fricción serán estudiadas en la nanoescala mediante el uso del Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM). Las propiedades eléctricas también se caracterizarán en la nanoescala con el AFM.

Los electrodos con mejores propiedades podrán ser usados en baterías tipo botón que se ensamblarán en una caja de guantes (con atmósfera inerte, libre de agua y oxígeno).
Metodología: La estudiante Miriam Fernández-Cuartero ha mostrado su interés en realizar este TFM

Investigación mediante cálculos “DFT” de la influencia del hidrógeno en el tipo de conductividad del CdTe Experimental

Tutor/a principal: David Martín y Marero
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Las propiedades de los semiconductores dependen en gran medida del tipo y concentración de las impurezas presentes. En particular, el hidrógeno juega un papel sutil, ya que se introduce en el sistema de forma no intencionada durante el crecimiento y en los procesos posteriores al mismo, produciendo cambios en las propiedades ópticas y eléctricas. Sin embargo y a diferencia de otras impurezas o dopantes, es sumamente móvil y reactivo, por lo que las técnicas disponibles para estudiar sus efectos individuales, son muy limitadas. Este proyecto de Fin de Máster pretende realizar una introducción a la dinámica del hidrógeno en el CdTe mediante la realización de cálculos basados en la Teoría del Funcional Densidad (DFT, por sus siglas en inglés) y por lo tanto accediendo a información difícilmente accesible mediante técnicas experimentales estándar.
Metodología: Se impartirá la formación elemental necesaria para la realización del Trabajo de Fin Máster, a aquellas alumnos que carezcan de los conocimientos básicos de simulaciones mediante la Teoría del Funcional Densidad.
Perfil del/la estudiante: Físicos, Químicos e Ingenieros

Láminas delgadas de kesterita de banda prohibida ancha para células solares transparentes Experimental

Tutor/a principal: Raquel Caballero Mesa
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Las células solares de lámina delgada de kesterita, Cu2ZnSn(S,Se)4, surgieron como alternativa a las basadas en calcopirita, Cu(In,Ga)Se2. El material kesterita presenta la ventaja de estar constituido por elementos abundantes en la corteza terrestre y de baja toxicidad. La sustitución de Sn por Ge lleva a un aumento de la energía de la banda prohibida o “band gap”, Eg, de la kesterita, alcanzando valores de 2.25 eV. Los semiconductores de ancho gap son muy atractivos para la fabricación de dispositivos fotovoltaicos transparentes aumentando el rango de sus aplicaciones, como, por ejemplo, con la integración en edificios, el sector de la automoción, entre otros.
En este trabajo, láminas delgadas de Cu2ZnGe(S,Se)4 (CZGSSe) se utilizarán como el material absorbente de células solares depositadas sobre sustratos transparentes. Las láminas delgadas de CZGSSe se depositarán mediante un proceso en dos etapas: la coevaporación de Cu2ZnGeSe4 seguido de un proceso de sulfurización en atmósfera de Ar. El objetivo es obtener láminas delgadas lo más transparentes posibles con la composición óptima que lleve a la mejora de la eficiencia de las células solares transparentes. El estudiante estudiará la influencia del contenido de S que permitirá variar el valor de Eg, y el espesor de la lámina de CZGSSe, siendo muy importante la rugosidad de la misma. También se investigará la influencia de la modificación de la superficie tras la realización de ataques químicos o siguiendo otras estrategias como procesado láser. Se espera integrar las láminas de CZGSSe optimizadas en los dispositivos fotovoltaicos.
Metodología: La fabricación de láminas de CZGSSe, así como la caracterización morfológica, estructural y composicional se llevará a cabo en la UAM mediante medidas de SEM, perfilometría, GIXRD y EDX. La caracterización óptica, y el posible procesado por láser, se realizará en el Instituto de Óptica Daza de Valdés del CSIC, donde la tutora será Rosalia Serna (co-directora del TFM).
Perfil del/la estudiante: Físico, químico o ingeniero de Materiales

Fabricación y estudio de superconductores amorfos topológicos de Bi-Sb Experimental

Tutor/a principal: Nuria Gordillo García
Segundo/a tutor/a: Miguel Angel Ramos Ruiz
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Superconducting materials are key elements in emerging quantum technologies, whose ultimate goal is to bring quantum physics to devices and sensors. On the other hand, the new field of Topological Insulators also offers great prospects for future applications in the world of quantum computing, among others. Even more recently, two extensions of this field are awakening great interest: on the one hand, the presence of non-trivial topological properties in amorphous; on the other hand, the possibility of preparing topological superconductors, with presumed Majorana modes, which would be a powerful basis for quantum computing.
The proposed Master Thesis experimental work focuses on actively participating in the preparation and first characterization studies of some superconducting amorphous materials. Specifically, our group has set out to investigate the promising bismuth-antimony alloys, specifically in the range from pure Bi to approximately 20% doping with Sb, where the stable crystalline phase is a topological insulator. In the amorphous state, they are very interesting superconducting materials with critical temperatures around 6 K, so they are potential candidates for topological superconductivity.
The MSc student would participate in the preparation of thin films of Bi-Sb in the Microelectronics Laboratory, in the irradiation with MeV ions at CMAM to amorphize the samples in a deep region, and finally in the characterization of their electrical resistance to observe its possible superconducting transition in the Low Temperature Laboratory.
Perfil del/la estudiante: Graduado en físicas

Departamento de Física de Materiales 5 propuestas

Simulaciones de procesos de absorción/desorción de H2 en metales y comparación con medidas experimentales Experimental

Tutor/a principal: José Francisco Fernández Ríos
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El trabajo propuesto se inscribe dentro del campo del hidrógeno como combustible limpio y eficiente. Se pretende realizar simulaciones numéricas de procesos de absorción/desorción de H2 en metales y comparar estas simulaciones con medidas experimentales realizadas en el laboratorio. Las simulaciones se realizarán mediante un programa que resuelve las ecuaciones matemáticas necesarias mediante elementos finitos y en el que se pueden acoplar diversos procesos físicos tales como difusión de H2 en un metal, transporte de calor, propagación de la luz, etc.
Los dos problemas (a elegir uno) que se abordarán serán:
a) Simulación de un reactor de hidruros metálicos. Estos sistemas son un medio compacto para disponer de un gran volumen de H2 en un volumen reducido. El estudio de la absorción/desorción de H2 en uno de estos sistemas precisa tener en cuenta la termodinámica y la cinética del hidruro así como los procesos de absorción/disipación de calor durante la reacción.
b) Simulación del proceso de absorción/desorción de H2 de una lámina delgada de un metal a partir de los cambios de transmitancia o reflectancia óptica del material cuando este pasa de metal a hidruro y viceversa.
El alumno elegirá uno de los dos problemas mencionados arriba comenzando por la realización de las simulaciones para posteriormente realizar los experimentos equivalentes y comparar los resultados obtenidos.
Palabras clave: Simulación mediante elementos finitos. Difusión de hidrógeno en metales. Transporte de calor en un sólido. Propagación de la luz en metales y aislantes. Reflectancia y Transmitancia óptica.
Metodología: Si fuera posible lo ideal sería tener una primera reunión a lo largo de diciembre para fijar calendario y tema de trabajo y comenzar el trabajo en enero 22.
Perfil del/la estudiante: Físico, Químico o Ingeniero

Crecimiento de capas ultradelgadas de disulfuro de molibdeno para la obtención de hidrógeno mediante electrolisis de agua Experimental

Tutor/a principal: Fabrice Leardini
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El uso de materiales bidimensionales en el campo de la electrocatálisis y de la fotocatálisis para la obtención de hidrógeno mediante (foto-)electrolisis de agua ha despertado un gran interés recientemente [1]. Por este motivo se investigan nuevos métodos de crecimiento de este tipo de materiales con buena homogeneidad a gran escala. En este trabajo se propone crecer láminas ultradelgadas de disulfuro de molibdeno mediante deposición química en fase vapor. Las muestras obtenidas se caracterizarán mediante espectroscopía micro-Raman, fotoluminiscencia y espectroscopias de reflectancia y de transmitancia UV-visible. Finalmente se caracterizarán las propiedades electrocatalíticas de las muestras obtenidas mediante el uso de técnicas electroquímicas (voltametría cíclica, cronoamperometría, impedancia electroquímica, etc.) en medio ácido. Se pretende variar los parámetros de crecimiento para obtener capas con espesores variables y una alta densidad de defectos, creando así un mayor número de sitios catalíticamente activos en la superficie de las muestras. El objetivo final es obtener materiales que puedan ser usados como cátodos para la obtención de hidrógeno mediante electrolisis de agua.

[1] Jun Di, Cheng Yan, Albertus D. Handoko, Zhi Wei Seh, Huaming Li, Zheng Liu, “Ultrathin two-dimensional materials for photo- and electrocatalytic hydrogen evolution”, Materials Today, 21 (2018) 749-770
Perfil del/la estudiante: Química, Física, Ingeniería Química

Síntesis y caracterización de trisulfuros de Ti, Zr y Nb por CVD para dispositivos de conversión de energía. Experimental

Tutor/a principal: Isabel Jiménez Ferrer
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El objetivo de este trabajo fin de máster es sintetizar TiS3, ZrS3 y NbS3 por la técnica de deposición química en fase vapor en flujo de azufre buscando las condiciones óptimas de preparación. Una vez sintetizados se investigará su estructura cristalina mediante difracción de rayos X, su composición, su morfología, sus propiedades ópticas y de transporte. Se compararán sus propiedades con las del material sintetizado en el mismo laboratorio por otros métodos y se determinará su adecuación para ser utilizado en dispositivos termoeléctricos.
El trabajo experimental se llevará a cabo principalmente en los laboratorios del Grupo MIRE en la 2ª planta del módulo 4 de la Facultad de Ciencias y se hará uso de técnicas de caracterización del Servicio Interdepartamental de investigación localizado también en la Facultad de Ciencias.

Sensores ópticos para detección de hidrógeno basados en películas delgadas de magnesio Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: La economía del hidrógeno exige el manejo y acumulación de grandes cantidades de hidrógeno en fase gas. En este contexto, una de los factores clave de su implementación es disponer de sensores precisos, sostenibles y económicamente viables que garanticen la seguridad en su manejo. En los últimos años los sensores ópticos basados en hidruros metálicos están siendo considerados como la opción mucho más atractiva frente a otro tipo de sistemas debido a su sencillez y fiabilidad. En particular aquellos basados en magnesio son especialmente interesantes debido a la abundancia y sostenibilidad del magnesio como debido al fuerte cambio que experimentan sus propiedades ópticas durante la reacción de hidrogenación. Sin embargo, la reacción presenta una cinética muy lenta obligando al uso de elevadas temperaturas lo que ha evitado hasta la fecha su posible implantación.

En este TFM se propone que el/la candidat@ desvele el efecto de la microestructura de películas delgadas de magnesio en las propiedades cinéticas de la reacción de hidrogenación. Para ello, el/la preparará películas delgadas de magnesio (< 100 nm) con muy diferente nanoestructura (amorfa y cristalina) e investigará (a diferentes temperaturas y presiones) la reacción de hidrogenación/deshidrogenación de las películas mediante microscopía óptica “in situ”. El/la candidat@ tendrá acceso y aprenderá a interpretar los resultados provenientes de un amplio abanico de técnicas para caracterizar el proceso de hidrogenación: difracción de rayos X, diversas microscopias electrónicas (SEM-FEG y TEM) y espectrometrías (FTIR-IRRAS y Raman) asi como espectrometría de masas (TGA-MS).
Perfil del/la estudiante: Preferentemente fisico, químico/ingeniero químico

Producción fotoelectrocatalítica de hidrógeno a partir de agua usando trisulfuros metálicos como ánodos. Influencia del electrolito. Experimental

Tutor/a principal: Isabel Jiménez Ferrer
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: El hidrógeno ha sido utilizado como combustible desde principios del siglo XX y fue propuesto como vector energético en la década de los 70 del mismo siglo. Sin embargo, la investigación en los procesos de generación de hidrógeno a partir de energías renovables ha sido intermitente. Dentro del amplio abanico de las energías renovables la posibilidad de usar la radiación solar para disociar el agua, almacenando la energía luminosa en forma de energía química, es una de las más atractivas. Sin embargo, los fotocatalizadores investigados hasta el momento presentan eficiencias bajas, lo que limita la implantación de este tipo de tecnologías.
En este Trabajo Fin de Máster se propone investigar el TiS3 como fotoánodos en celdas fotoelectroquímicas. Hasta la fecha el TiS3 ha mostrado propiedades adecuadas para ser usado como fotoánodo en la producción fotoelectrolítica de hidrógeno. No obstante, presenta también ciertos problemas de estabilidad en soluciones acuosas alcalinas. Por ello se propone investigar el efecto del electrolito con el fin de estabilizarlo.
El Trabajo Fin de Máster consistirá en la síntesis de trisulfuro de Ti, TiS3, su caracterización, composicional y estructural y sus características como fotoelectrodos (curvas I-V y potencial de banda plana) en electrolitos con distintos pH para, por último, determinar mediante espectrometría de masas su capacidad para fotodisociar el agua en hidrógeno y oxígeno.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química o en Física

Departamento de Química Física Aplicada 1 propuesta

Síntesis de Catalizadores de bajo costo para la sustitución de metales nobles como catalizadores en pilas de combustible (H2/O2) Experimental

Tutor/a principal: Javier Recio Cortés
Segundo/a tutor/a: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: En presente proyecto se centra en la síntesis, caracterización y evaluación de la actividad catalítica de nuevos materiales de base carbono dopados con metales de transición de bajo costo, para su uso como catalizadores en la reacción de reducción de oxígeno en los cátodos de pilas de combustible.

La síntesis se llevará a cabo mediante un proceso de pirólisis a altas temperaturas bajo atmósfera inerte. Se incorporarán metales de transición como hierro/cobalto para aumentar la actividad catalítica del material de base carbono. La caracterización se llevará a cabo mediante TEM, XPS, DRX y espectroscopía Mössbauer. La actividad catalítica se evaluará en medio ácido a temperatura ambiente. Se buscará relacionar la actividad catalítica con parámetros estructurales y composicionales de los catalizadores.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química o Ingeniería Química.

Departamento de Química Inorgánica 1 propuesta

Preparación y caracterización de nuevos materiales bidimensionales Experimental

Tutor/a principal: Felix Juan Zamora Zamora Abanades
Segundo/a tutor/a: David Rodriguez San Miguel
Tipo de trabajo: Experimental
Descripción: Se van a optimizar procesos de preparación de coloides de diversos materiales 2D generados mediante procesos de exfoliación en fase líquida y su implementación para ajustar parámetros que permitan optimizar el proceso de recubrimiento de fibras de espesor micro y nano-métrico para generar nuevos materiales funcionales. El trabajo tiene como objetivo utilizar disolventes verdes (ej. agua, alcoholes, ...,), o mezclas de ellos.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) 14 propuestas

Desarrollo y estudio de viabilidad técnica del proceso de obtención de gasolinas por hidroisomerización catalítica de naftas pesadas (C7-C9) derivadas de licuefacción o pirólisis de residuos biomásicos Experimental

Tutor/a principal: Esperanza Ruiz Martínez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El objetivo principal de este trabajo es el desarrollo y optimización de nuevos catalizadores y del proceso de obtención de gasolinas vía hidroisomerización catalítica de naftas pesadas (C7-C9) derivadas de licuefacción o pirólisis de residuos biomásicos.
Se pretende dotar al alumno de formación práctica en el ámbito de la Ingeniería de la Energía aplicada al procesado y mejora de combustibles sostenibles y su introducción a la investigación en el campo de la valorización de naftas de licuefacción o pirólisis de residuos biomásicos a gasolinas, a través de su colaboración en:
- Diseño y preparación de nuevos catalizadores de hidroisomerización catalítica mediante técnicas de impregnación húmeda o co-precipitación.
- Desarrollo de métodos de activación del catalizador por estudio del efecto de la temperatura, tiempo y composición del gas de pre-reducción.
- Montaje y puesta a punto instalación experimental.
- Estudios experimentales de hidroisomerización catalítica de naftas pesadas (C7-C9) a diferente temperatura, presión, velocidad espacial y razón H2/hidrocarburo para identificación del catalizador y de las condiciones de operación más adecuadas.
- Caracterización fisicoquímica de los catalizadores (antes y después de calcinación, pre-reducción y/o ensayo) mediante Difracción de Rayos X (XRD), Espectroscopía de fotoemisión de rayos X (XPS), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM-EDS), BET, Termogravimetría, Reducción a Temperatura Programada (TPR), Desorción a temperatura programada (TPD), etc., con vistas a optimizar los procedimientos de preparación y activación del catalizador e identificar posibles fenómenos de desactivación.
- Análisis de resultados y redacción de informe con principales conclusiones en cuanto a la viabilidad técnica del proceso.
Metodología: El Trabajo Fin de Máster se llevará a cabo en el marco de dos proyectos de investigación, Hycon y Retoprosost-2, financiados por la Unión Europea y la Comunidad de Madrid, respectivamente, encuadrados en la línea de investigación de obtención de combustibles renovables y sostenibles a partir de residuos.
Los objetivos y el contenido del trabajo propuesto garantizan que el Trabajo Fin de Master cumpla con los requisitos académicos y calidad exigidos para su presentación y defensa.
Perfil del/la estudiante: Graduado en Química, Ingeniero Químico, Ingeniero Industrial

Estimación de dosis residuales en la celda de irradiacion de IFMIF-DONES, durante el periodo de mantenimiento. Experimental

Tutor/a principal: Fernando Mota García · Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: IFMIF DONES es una fuente de neutrones para la irradiacion de materiales candidatos a ser utilizados en las paredes de los futuros reactores de Fusion Nuclear. Forma parte de la Hoja de Ruta europea hacia la energía de Fusión. Se trata de una gran instalacion, con unpresupuesto aproximado de construccioón de 600 M€ que España ha propuesto emplazar en Granada.
EL TFM propuesto tiene como objetivo realizarc cálculos de dosis de radiacion ionizante en la celda de irradiación de IFMIF-DONES que es debida a la activación de los componentes de la misma, después de 1 año de operación. Para ello se utilizarán códigos de Monte Carlos como el MCNP y la metodología R2S para el cálculo de la fuente gamma debido a la activación.
Metodología: CIEMAT tiene un programa de becas predoctorales orientado a graduados que han finalizado su master.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero o Físico

Tratamientos anti-ensuciamiento para cubiertas de vidrio solares Experimental

Tutor/a principal: Gema San Vicente Domingo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La aplicación de recubrimientos anti-ensuciamiento para ahorrar costes de operación y mantenimiento en las planta solares esta recibiendo gran interés. Las cubiertas de vidrio normalmente tienen en sus dos caras un recubrimiento antirreflectante para minimizar perdidas ópticas. Este recubrimiento es poroso y muy reactivo atrayendo la suciedad y polvo. En este trabajo fin de master se estudiará el efecto de aplicar tratamientos anti ensuciamiento directamente solo sobre una cara del vidrio, mediante dip coating o exposición a vapores de reactivos, teniendo recubrimiento antirreflectante por el lado interno. Se hará la caracterización óptica mediante medidas de transmitancia, se evaluará su capacidad de evitar el ensuciamiento, su resistencia a la humedad mediante ensayos en cámara de envejecimiento acelerado y a la erosión.
Metodología: El trabajo se realizará en los laboratorios del CIEMAT.
Perfil del/la estudiante: Químico preferentemente

Optimización del sistema de refrigeración del beam dump de LIPAc Experimental

Tutor/a principal: Fernando Arranz Merino · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: el trabajo se estructura en los siguientes pasos: - Análisis de funcionamiento del sistema de refrigeración - Simulacion de operación en distintos modos. - Optimización de operación para minimización de consumo energético. - Propuesta de modificaciones en el diseño actual del sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración del beam dump de LIPAc está actualmente compuesto por un sistema autoportante con la mayor parte de los equipos, un lazo de tuberías y la conexión al beam dump, donde en funcionamiento contínuo recibe 1.12 MW de potencia. El lazo frío del sistema de refrigeración lleva la carga térmica a unas torres de refrigeración exteriores. El sistema tiene actualmente cuatro modos de funcionamiento, según cual se esté utilizando entran en funcionamiento una de las dos bombas con variador de frecuencia disponibles. Las temperaturas de funcionamiento están limitadas por requisitos de operación del conjunto. El conjunto incluye un sistema de tratamiento de agua para mantener en valores controlados la cantidad de oxígeno disuelto, el pH y la conductividad del agua. El TFM comenzaría con un análisis de un equipo existente, estudiando la función de cada elemento y la potencia necesaria para su operación. El siguiente paso debería ser una simulación numérica de la operación que permita evaluar la contribución al gasto energético total de cada uno de los elementos. Teniendo en cuenta los requisitos de funcionamiento de la instalación se debe proponer una optimización del contol de funcionamiento. Por último se propondrán y justificarán modificaciones en equipos y procedimientos de operación.
Metodología: En estudiante adquirirá conocimientos básicos de equipos para instalaciones de investigación en fusión
Perfil del/la estudiante: Preferentemente con conocimientos de mecánica de fluidos

Simulación de inestabilidades electrostáticas en TJ-II Experimental

Tutor/a principal: Edilberto Sánchez González · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Turbulence is considered a fundamental issue in the development of fusion reactors based on the magnetic confinement concept, and stellarators in particular. It develops spontaneously due to the presence of steep density and temperature gradients in fusion plasmas. As a consequence of turbulence, the energy and particles escape from the confinement region much faster than desired thus reducing the performance of the stellarator. Evaluating turbulent transport in a stellarator using analytical techniques is not possible, in general, and requires the use of numerical calculations. For this purpose, simulation codes based on gyrokinetic formalism have been developed recently, which allow the evaluation of turbulent transport in realistic stellarator devices. These codes help in improving the basic understanding of turbulence and constitute a valuable tool in interpreting the experimental results. In the course of this master thesis project, the student will get familiar with one of these codes, EUTERPE (http://fusionwiki.ciemat.es/wiki/EUTERPE), and the use of high-performance supercomputers. He/she will perform simulations to help in interpreting experimental results from two stellarators: TJ-II (http://www.fusion.ciemat.es/tj-ii-2/), operated the Laboratorio Nacional de Fusión, in Madrid, and W7-X (https://www.ipp.mpg.de/w7x), the most advanced stellarator in the world, operating in the Max Planck Institute für Plasmaphysik, in Germany.
Perfil del/la estudiante: Grado en CC Físicas o Ingeniería

RECUBRIMIENTOS ABSORBENTES SOBRE PARTÍCULAS PARA RECEPTORES DE LECHO FLUÍDO Experimental

Tutor/a principal: Angel Morales Sabio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La utilización de receptores de lecho fluído en los sistemas solares de receptor central (centrales de torre) es una aproximación novedosa que está siendo estudiada en varios proyectos europeos. La aplicación de recubrimientos absorbentes sobre estas partículas para maximizar la captación solar es crítica para la eficiencia de estos sistemas. Las partículas de estos sistemas tienen que aguantar temperaturas de hasta 800ºC y fenómenos de abrasión entre las partículas en suspensión y con los conductos de recirculación. En este trabajo se prepararán recubrimientos absorbentes sobre las partículas mediante las técnicas sol-gel y electroless y se estudiarán las propiedades ópticas de las partículas y la estabilidad térmica del conjunto partícula absorbente.
Metodología: TFM enfocado a la investigación con fuerte carga de trabajo experimental para la preparación y caracterización de materiales absorbentes solares
Perfil del/la estudiante: Químico, físico, ingeniero

Caracterización mecánica de materiales estructurales para reactores de Fusión Experimental

Tutor/a principal: Edgar Leon Gutierrez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los futuros reactores de fusión deberán construirse con materiales capaces de resistir condiciones de trabajo muy exigentes. En la actualidad, muchos de estos materiales están todavía en fase de desarrollo o validación. El trabajo propuesto se desarrollará en el Laboratorio Nacional de Fusión (CIEMAT) y consistirá en la caracterización mecánica de Aceros de Baja activación (RAF), Aceros ODS y otros materiales metálicos estructurales de interés en fusión, dentro del programa europeo de fusión (EUROFusion)
Perfil del/la estudiante: Cc Fisicas, Quimicas, Ingeniería

Caracterizacion experimental de un permeador contra vacío para la extracción de isótopos de hidrógeno de litio-plomo en circulación Experimental

Tutor/a principal: Belit Garcinuño Pindado · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: One of the technologies for the tritium extraction from the lithium-lead in future breeding blankets is the permeation against vacuum (PAV). This promising technique is based on the permeation of tritium through a permeable membrane due to the pressure gradient stablished across it. The PbLi circulates inside a channel made of this membrane and vacuum is performed in the outside to guarantee the gradient. A PAV prototype has been constructed with vanadium membranes and upon its installation in the PbLi loop CLIPPER it will be characterized in a wide range of temperatures (350-550ºC), PbLi flows (0.2-4 l/s) and H/D concentrations.
Perfil del/la estudiante: Cc Fisicas, Quimicas, Ingeniería

Desarrollo de un sensor electroquímico para monitorizacion del hidrógeno en metales líquidos Experimental

Tutor/a principal: Belit Garcinuño Pindado · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: One of the challenging aspects in the fusion field is the monitoring of hydrogen isotopes in flowing liquid metals (PbLi, Li). There are no commercial sensors able to work in the liquid metal field thus a development of new approaches is required. An electrochemical sensor based on a capsule containing the reference electrode and the counter electrode is proposed. The principle of operation is based on the potentiometric measure of the open circuit potential (OHP) also called electromotive force (EMF). This approach consist on measuring the potential difference between two electrodes; a) the reference electrode -which potential is fixed, well-known and stable- and b) the counter electrode in direct contact with the H-species solved and dispersed in the liquid metal. Therefore, the potential measure is related with the activity of this species in liquid metal by the Nerst’s equation (EMF = -RT/nF) ln (CLiq. Metal/Cref.). The material of the capsule should be carefully selected to withstand the operational conditions (temperature, corrosion caused by the liquid metal). The development of a sensor to be experimentally characterized is foreseen.
Perfil del/la estudiante: Cc Fisicas, Quimicas, Ingeniería

Simulaciones del transporte turbulento en stellarators Experimental

Tutor/a principal: Iván Calvo Rubio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Thermonuclear fusion and its success as alternative energy source relies on achieving tolerable levels of heat transport losses out of the confined plasma. In present day experiments, these losses are to a big extent attributed to the turbulent processes associated to fluctuations of the plasma electromagnetic fields with characteristic spatial scale of the order of the Larmor radius of the plasma species. The theoretical framework for the study of these fluctuations is gyrokinetic theory. Calculation of the transport driven by gyrokinetic turbulence requires numerical simulations performed in High Performance Computing (HPC) platforms. The relatively simple geometry of
axisymmetric tokamaks has permitted a fast development of theory and numerical codes, and their experimental validation. However, the intrinsically three-dimensional geometry of stellarators leads to specific difficulties and a comparatively much slower progress of this field. The aim of the present master thesis project is to study the gyrokinetic instabilities present in stellarator plasmas and the turbulent transport that they produce. In particular, the impact of different plasma and magnetic field geometry parameters on turbulent transport will be investigated, and their potential for the design of future stellarators with reduced turbulence will
be explored. The main numerical tool that will be used in this project is the gyrokinetic code stella. Simulations will be performed for the geometry of the stellarators Wendelstein 7-X (Greifswald, Germany) , LHD (Toki, Japan) and TJ-II (Madrid, Spain). Interest of the candidate in theory and numerical simulations is highly recommended.
Perfil del/la estudiante: Física, Ingeniería

Caracterización energética de Edificios basada en Medidas in-situ, Análisis de datos y Simulación Experimental

Tutor/a principal: Mª Nuria Sánchez Egido · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El sector de la edificación, que supone alrededor del 40% del uso total de energía, tiene un alto potencial en cuanto a ahorro de energía y reducción de emisiones de CO2. En muchos países se han impuesto requisitos más estrictos en cuanto a la normativa de comportamiento energético. La investigación se está intensificando para dar soporte al desarrollo de esta normativa. La mayor parte de esta legislación está basada en cálculos teóricos realizados en la fase de diseño. Sin embargo, el comportamiento real del edificio puede ser significativamente diferente al estimado mediante estos cálculos teóricos. La envolvente del edificio y la correcta caracterización del terreno son algunos de los elementos que tienen una influencia clave en el comportamiento energético de los edificios. En el desarrollo del TFM se participará en esta investigación con el objetivo de contribuir a identificar las discrepancias y a mejorar la fiabilidad de los procedimientos y herramientas de simulación para el diseño, proporcionando un valioso soporte a la normativa orientada al ahorro de energía en edificios. La investigación se centrará principalmente en la caracterización energética in-situ del comportamiento basado en campañas experimentales en edificios en uso. Tales procedimientos de caracterización serán relevantes para evaluar irregularidades y desviaciones respecto a las especificaciones de diseño introducidas por el proceso de construcción y puesta en obra. Serán también relevantes como herramienta de diagnóstico en aplicaciones de rehabilitación.
Metodología: Se valorará tener conocimientos de programación en Matlab y en herramientas de simulación de edificios.

Caracterización térmica de un recinto en condiciones reales de uso mediante modelado empírico basado en técnicas de identificación de sistemas: análisis dinámico integrado Experimental

Tutor/a principal: Mª Nuria Sánchez Egido · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (MADRID)
Descripción: Análisis dinámico integrado para la caracterización del coeficiente de pérdida de calor basado en datos reales de un recinto en condiciones reales de uso. Aplicación a un caso de estudio. La principal utilidad de este tipo de modelado empírico, es llevar a cabo una caracterización fiable de componentes cuya complejidad dificulta esta caracterización de manera teórica, o bien aquellos cuyo proceso de fabricación, construcción o escalado es susceptible de introducir desviaciones respecto a las especificaciones de diseño.
Principales tareas:
-Tratamiento de la base de datos experimental del edificio: identificación de las variables de interés, filtrado de errores, evaluación cualitativa de los datos.
-Desarrollo de varios modelos candidatos construidos según diferentes supuestos y aproximaciones plausibles.
-Validez de los resultados obtenidos con estos modelos teniendo en cuenta la concordancia entre las distintas series de datos y también los niveles de los residuos obtenidos con los distintos modelos.
-Identificación de las principales contribuciones a la transferencia de calor del edificio y traslación de estos fenómenos a los modelos de análisis dinámico integrado utilizados para obtener el coeficiente de pérdida de calor requerido.

Método de dimensionado optimo de una central híbrida eólica-solar fotovoltaica con y sin almacenamiento en función del nivel de vertido. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Hoy en día en España, el artículo 4 del Real Decreto 23/2020 permite ya desarrollar centrales híbridas eólico-fotovoltaicas conectadas a la red eléctrica. Las ventajas de la hibridación son varias especialmente desde la generación: reducción de la variabilidad de la generación, perfiles de generación altamente complementarios mayor gestionabilidad del recurso, etc. Las principales características para la tramitación del acceso y conexión de acuerdo al Real Decreto 1183/2020 son que no se requiere nueva solicitud de acceso y conexión sino actualización del existente, se obtiene una reducción del 50% de las garantías económicas en la planta hibridada, la potencia de la tecnología original debe ser como mínimo del 40% de la potencia total de la central híbrida, no se puede aumentar la capacidad de acceso mas del 5% y el centro geométrico de instalación original y de la instalación final (hibridada) no debe alejarse más de 10 km. Con estas condiciones, se pretende analizar las combinación optima de las dos tecnologías de generación en una solución sin almacenamiento y con sistema de almacenamiento aprovechando para dimensiones de forma optima este ultimo. La principal problemática de la hibridación de fuentes de energía complementarias es el solape entre ellas que produce vertidos. El objetivo de este TFM es analizar cuanto aumenta el solape horario para un determinado punto de conexión en función de la relación entre la potencia eólica y la potencia solar fotovoltaica. Se pretende identificar la mejor relación de potencias para centrales híbridas sin almacenamiento y en centrales con almacenamiento.
Metodología: Este TFM se realizara con la herramienta de software HOMER legacy.
Perfil del/la estudiante: Grado en ingeniería a poder ser eléctrica

Estudio de la integración directa de la energía eólica y la energía solar fotovoltaica con un electrolizador multicelda. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Existen muchos emplazamientos en el mundo donde las centrales de generación hibrida eólico y solar fotovoltaica en tierra disponen de un gran factor de capacidad (hasta el 50%, lo que significa 4380 horas equivalentes anuales). Pero la integración actual pasa por utilizar de forma redundante varios sistemas de acondicionamiento de potencia.
En este TFM se pretende analizar las posibilidades de integrar de forma óptima el aerogenerador, el campo fotovoltaico y el electrolizador minimizando los sistemas de acondicionamiento de potencia de forma que se minimizan las perdidas y las probabilidad e fallo además de reducir el coste. En este TFM primero se buscará en la bibliografía las experiencias de sistemas de generación de hidrógeno mediante hidrólisis del agua a partir de energía eólica y solar fotovoltaica por separado y de forma combinada para luego analizar las soluciones de optimización y valorarlas tanto desde el control, como del tipo de convertidores como desde el punto de vista energético y de generación de hidrógeno por electrolisis (Electrolizadores alcalinos o Electrolizadores PEM)
Este TFM es multitecnológico, por lo que se requiere de estudiantes con conocimientos en sistemas eléctricos y especialmente en electrónica de potencia, se analizaran conceptos de control de aerogeneradores y control de centrales solares fotovoltaicas, y tambien estudiantes con conocimientos de ingenieria quimica, especialmente de electrolizadores valorándose el conocimiento de las distintas tecnologías de stacks. La idea es integrar el concepto multifuente/multistack para optimizar la producción de hidrógeno renovable en función del recurso híbrido existente en sistemas aislados de la red eléctrica.
Perfil del/la estudiante: Grado en ingeniería energética o eléctrica y química

DH2 ENERGY, ESCUELA DE ORGANIZACION INDUSTRIAL (EOI) 1 propuesta

OPTIMIZACIÓN DEL CONSUMO DE AGUA EN LA PRODUCCIÓN DE HIDROGENO VERDE POR ELECTROLISIS Experimental

Tutor/a principal: MARCOS LOPEZ-BREA BAQUERO · DH2 ENERGY, ESCUELA DE ORGANIZACION INDUSTRIAL (EOI)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: DH2 ENERGY, ESCUELA DE ORGANIZACION INDUSTRIAL (EOI) — Almagro,31 (madrid)
Descripción: El agua constituye la materia prima fundamental para la producción de hidrógeno verde mediante electrolisis. Los electrolizadores actuales funcionan con agua de alta pureza, obtenida a través de un proceso de osmosis inversa. En este proceso, además del agua purificada, se produce una corriente de rechazo con alto contenido en sales disueltas (salmuera). El objetivo del proyecto consiste en optimizar el consumo de agua en una planta de producción de hidrógeno verde real proyectada, minimizando el volumen de rechazo del proceso. Las tareas que se proponen son las siguientes:

- Estudio del escenario actual del proyecto en materia de aguas: consumo, características de los sistemas de purificación de agua, volumen de rechazo, caracterización de las corrientes de entrada y salida.

- Identificación de sistemas de tratamiento para la salmuera generada, con objeto de reducir el contenido en sólidos disueltos (sales) del efluente.

- Análisis de alternativas según los distintos sistemas de tratamiento identificados, considerando al menos como factores de decisión la eficacia de depuración, coste económico y consumo energético.

- Selección de la mejor alternativa analizada que permita la recirculación total o parcial de agua a cabecera del proceso.

- Balance de aguas según la nueva configuración de la planta en base a la mejor alternativa seleccionada. Actualización de consumos y rechazos.

- Identificación de otros usos potenciales de la salmuera en función de su concentración. Posibilidad de reutilización de los efluentes.
Metodología: El hidrógeno verde es considerado como una de las palancas claves de la descarbonización por multitud de entidades públicas y privadas a nivel mundial, destacando el interés de la Comisión Europea. La producción se plantea a partir de la electrolisis del agua, de forma masiva. Por ello, la optimización del consumo del agua, recurso fundamental para la vida, se presenta como un reto indispensable en el desarrollo de este vector renovable, completamente en expansión en estos momentos.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero (químico mejor, pero cualquier rama seria apta). Ciencias Químicas.

Enagás Internac., S.L.U. 1 propuesta

Viabilidad de una infraestructura gasística Experimental

Tutor/a principal: Celia Navarro Pedrero · Enagás Internac., S.L.U.
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Enagás Internac., S.L.U. — P.º de los Olmos, 19 (Madrid)
Descripción: El alumno del máster en Energías y Combustibles para el futuro, colaborará durante los próximos meses con Enagás Internac., S.L.U. compañía de transporte de gas natural y Gestor Técnico del Sistema Gasista de España, además cuenta con varios proyectos nacionales e internacionales para facilitar el proceso de la descarbonización y la mejora de la calidad del aire. Se trabajará en tareas relacionadas con el seguimiento de nueva política energética internacional, con la evolución de regulación en desarrollo, con la elaboración de informes sobre energía/regulación, con el apoyo en desarrollo de proyectos y con el seguimiento de precios energéticos. Con este Trabajo de Fin de Máster, se pretende ejecutar un análisis completo de funcionamiento de la red gasista, desde un punto de vista internacional, centrándose en un país no europeo. En el que se estudie una posible infraestructura que trabaje con gas natural (gaseoducto, estación de compresión, regasificación, almacenamientos…) dónde se apliquen conocimientos técnicos, comerciales y económicos. El alumno elegido debe encontrar la vía óptima de operación para minimización de consumo energético. El proyecto debe incluir una introducción en la que se detalle el contexto nacional del país elegido y sobre la necesidad de implantación de la infraestructura gasística elegida. Así como finalizar con una solución viable económicamente a la par que técnicamente eficiente. En el caso de que se utilice una infraestructura existente, se mantendrá una política de privacidad, modificando datos, tanto nombres como numéricos. Se podrían llegar a hacer algunas propuestas de modificaciones en el diseño actual del sistema.
Metodología: El título del proyecto está sujeto a variaciones.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero de la Energía

IETCC-CSIC 1 propuesta

Nuevas rutas reaccionales triboquímicas para producción de hydrógeno: sistemas de EDAB-IL y catalizadores HER Experimental

Tutor/a principal: Roman Nevshupa · UAM
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: IETCC-CSIC — C/Serrano Galvache 4 (Madrid)
Descripción: Tribochemical reactions are driven by mechanical energy (stress, shear, impact, etc.) and differ from conventional thermally activated chemical reactions. In ionic and complex hydrides tribochemical pathway was found to be efficient for fast hydrogen extraction at room temperature. However, ammoniaboranes were not susceptible to tribochemical dehydrogenation. On the other hand, the energy barrier for dehydrogenation of ammonia boranes such as EDAB can be noticeably decreased down to nearly 100º C using certain ionic liquids as solvents. The objective of this first project is to explore the possibility to drive hydrogen emission reactions in EDAB-ionic liquids systems at room temperature using mechanical solicitation (rubbing). The second project will be focused on understanding the chemical and catalytic synergy between sulfur and carbon in various MeS2-C and MeC-S systems. Such materials are promising candidates for HER catalysts. The objective is to explore the possibility to further enhance the catalytic activity using mechanical solicitation. In both projects, an original technique of operando mass-spectrometry linked to a dynamic gas expansion system and a zero-emission ultrahigh vacuum friction cell will be used. The study will be accompanied by exhaustive surface characterization of the materials and surfaces using ATR-FTIR, microRaman-Confocal, XPS, and other relevant techniques including electrochemical and triboelectrochemical impedance spectroscopy.
Metodología: Los proyectos tienen un carácter de exploración científica y pueden desarrollarse en correspondientes tesis doctorales.
Perfil del/la estudiante: Física, química, ingeniería de materiales

IMN-CSIC 1 propuesta

Materiales termoeléctricos nanoestructurados Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: IMN-CSIC — calle Isaac Newton 8 (Tres Cantos)
Descripción: Los materiales termoeléctricos, esto es, aquellos que pueden transformar energía térmica residual en energía eléctrica, es un campo de plena actualidad ya que, por un lado, ofrece una alternativa energética sostenible para recuperar energía perdida en forma de calor, y por otra, con la llegada de la nanotecnología, está viviendo un avance muy importante. Se ha demostrado que nano-estructurando materiales termoeléctricos se aumenta su eficiencia (que es lo que se busca conseguir para una aplicación más extensa de los mismos). En el seno del grupo FINDER, del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) estamos desarrollando un proceso para nanoestructurar materiales termoeléctricos por medio de su depósito en matrices porosas. El trabajo que proponemos es la caracterización de éstos materiales desde un punto de vista termoeléctrico (conductividad eléctrica, conductividad térmica, coeficiente Seebeck) para entender su comportamiento y proceder a la mejora del mismo.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) de Tres Cantos.
Metodología: Será un trabajo eminentemente experimental a realizar en las instalaciones del IMN-CNM, en Tres Cantos (línea de tren y autobús directas desde la UAM).
Perfil del/la estudiante: Físico, Ingeniero,

Instituto IMDEA Nanociencia 1 propuesta

Estudio de la influencia de la composición de la perovskita en el dispositivo fotovoltaico Experimental

Tutor/a principal: Inés García Benito · Instituto IMDEA Nanociencia
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Nanociencia — Campus Universitario Cantoblanco, Calle Faraday,9 (Madrid)
Descripción: El proyecto de investigación que se oferta, se desarrollará en el laboratorio de fotovoltaica de IMDEA nanociencia, y permitirá la elaboración del trabajo fin de master del master en Energías y Combustibles para el futuro de la Universidad Autónoma de Madrid, curso académico 2021-2022.
El objetivo fundamental del mismo será explorar diferentes composiciones de precursores de la perovskita y estudiar su impacto en la funcionalización del dispositivo solar. Para ello, se emplearán diferentes cationes orgánicos, modificando su proporcionalidad y dimensionalidad. Se caracterizarán las principales propiedades del material resultante y su comportamiento fotovoltaico. Como parte del proyecto, el mismo estudiante preparará el material de la perovskita con sus distintas variantes y aprenderá a fabricar células solares. Por último, se buscará el determinar qué composición y dimensionalidad de la capa activa, principal absolvedora de luz, es mejor en términos de novedad, eficiencia y estabilidad. Además, se incorporarán elementos novedosos en la estructura del dispositivo con el fin de mejorar su funcionamiento.
Metodología: El proyecto se desarrollará en el laboratorio de fotovoltaica de IMDEA nanociencia.
El estudiante recibirá una formación especializada en células de aprovechamiento de luz solar (a escala de laboratorio será con simulador solar) en concreto aquellas basadas en perovskita. Se comenzará con una introducción de lo publicado en literatura científica y por parte del grupo en este campo. Posteriormente, el estudiante desarrollará la parte experimental incluyendo el manejo de técnicas de deposición como el spin coating, equipos de atmosfera controlada como la caja de guantes, simulador solar, etc. Al tratarse de un proyecto de investigación, se incluirán novedades que enriquezcan el estudio en la medida de lo posible.
Perfil del/la estudiante: Se requiere formación en química, física o ingeniería. Se valorará conocimientos de inglés y responsabilidad.

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) 7 propuestas

Desarrollo de materiales conformados para almacenamiento termoquímico de energía solar térmica Experimental

Tutor/a principal: Juan Manuel Coronado Carneiro · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Actualmente, la mayor ventaja competitiva de las centrales solares térmicas es su capacidad de almacenar calor de forma asequible y emplearlo para producir electricidad cuando no luce el sol. Se espera que una nueva generación de plantas solares pueda incrementar su eficiencia trabajando a mayor temperatura, pero para ello será necesario desarrollar nuevos materiales capaces de operar en esas condiciones. Entre los sistemas propuestos, destacan los óxidos redox de metales abundantes (Ca, Fe y Mn), que ya han demostrado su eficacia en el laboratorio. Además algunos de estos materiales también puede utilizarse en ciclos termoquímicos para la producción de combustibles solares como el hidrógeno o el gas de síntesis, aumentando la versatilidad de los procesos termosolares. En este proyecto de TFM se pretende avanzar en la escalado de estos óxidos redox desarrollando materiales conformados y estudiando en detalle su comportamiento y estabilidad mediante diversas técnicas específicas de análisis.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería química o de la energía; interés investigación aplicada en energía y materiales

Nuevos procesos catalíticos para la valorización de biomasa lignocelulósica a monómeros renovables Experimental

Tutor/a principal: Manuel López Granados · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El estudiante realizará el TFM en una de la líneas de investigación del grupo, concretamente en \"Nuevos procesos catalíticos para obtener monómeros renovables desde la biomasa\". Su actividad irá fundamentalmente dirigida a cuantificar la actividad, selectividad y estabilidad de una serie de catalizadores activos en reacciones de interés para el grupo al que se incorpora. Asímismo, en función de las necesidades derivadas de su trabajo, el estudiante podría también realizar actividades de preparación y caracterización de catalizadores con técnicas químico-físicas disponibles en el ICP.

Desde el punto de vista formativo, el estudiante se familiarizará con el manejo de reactores tipo batch y/o reactores en continuo y con técnicas analíticas cromatográficas (HPLCy/o GC) utilizadas en la determinación de las propiedades catalíticas. También podría adquirir conocimientos generales de técnicas de caracterización de sólidos. Los resultados obtenidos serán presentados por parte del alumno y discutidos en las reuniones de grupo que se celebran semanalmente (si la emergencia sanitaria no lo impide).
Perfil del/la estudiante: Químico o Ingeniero Químico

Producción de monómeros a partir de biomasa mediante catálisis heterogénea Experimental

Tutor/a principal: Rafael Mariscal López · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El empleo de plásticos es generalizado en las sociedades actuales, pero su degradación presenta un enorme problema para nuestros mares y océanos. Una vía para mitigar este problema es la producción de bioplásticos, los cuales proceden de la biomasa lignocelulosa que no compite con la alimentación humana y animal. En este contexto, el presente TFM aborda el reto de la transformar la biomasa lignocelulósica a monómeros, precursores mediante polimerización de los bioplásticos, de manera viable y competitiva con respecto a los procesos procedentes del petróleo.
El presente TFM es desde el punto de vista formativo bastante completo porque va a tratar de alguna manera los tres aspectos fundamentales de la catálisis heterogénea: (i) Medidas de actividad catalítica que se llevarán a cabo en un sistema de reacción apropiado, donde previamente su puesta a punto junto con la del sistema de análisis de los productos de reacción será abordada. Esto permitirá conocer las propiedades catalíticas (conversión, selectividad y estabilidad) de nuestros materiales catalíticos e identificar el que mejor comportamiento presenta; (ii) Preparación de catalizadores heterogéneos a ser ensayados en la reacción(es) de interés. La relevancia del método y sus variables puede ser muy importante en su posterior comportamiento catalítico por lo que serán estudiadas y optimizadas; y (iii) Caracterización de los catalizadores, se van a someter a su estudio por una amplia gama de técnicas fisicoquímicas con objeto de explicar su comportamiento catalítico, esto nos permitirá establecer una relación estructura-actividad y en consecuencia preparar catalizadores mejorados.
Metodología: El Instituto de Catálisis y Petroleoquímica se encuentra ubicado en el Campus de Cantoblanco de la UAM, al lado de la Facultad de Derecho.
Perfil del/la estudiante: Químico o Ingeniero Químico

Valorización no-convencional de CO2 a productos de alto valor añadido Experimental

Tutor/a principal: Ana Serrano Lotina · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El proyecto novaCO2 nace como una solución de enfoque desafiante e innovadora a la creciente demanda de energía y de emisiones de CO2. La introducción de energías renovables en la red eléctrica es una parte importante de la solución, pero la producción sostenible de combustibles y productos químicos requiere desarrollos tecnológicos adicionales. Así, la producción de H2 libre de carbono se está convirtiendo en una opción cada vez más competitiva para almacenar excedentes de energía renovable que, además, ha fomentado el interés por las rutas de hidrogenación catalítica para la conversión de CO2 en combustibles sostenibles y productos químicos. Estos procesos reducen las emisiones de este gas de efecto invernadero y son, por tanto, particularmente atractivos para sectores industriales de gran demanda energética con emisiones de CO2 intrínsecamente vinculadas a la química del proceso.
novaCO2 tiene como objetivo la valorización de CO2 mediante tecnologías termoquímicas que den viabilidad al aprovechamiento de CO2. Se pretende mejorar la conversión de CO2 y la selectividad al producto de interés (metano, metanol, …) trabajando en condiciones suaves mediante la aplicación de radiación microondas como agente termoactivador. La investigación en la que se incorporaría el estudiante de TFM se apoya en tres pilares fundamentales: i) nuevos catalizadores multicomponente adaptados a cada proceso diseñados integralmente desde la escala nano a la macro; ii) caracterización exhaustiva con técnicas avanzadas, preferentemente in situ u operando, para elucidar los mecanismos y establecer relaciones estructura molecular-actividad y, iii) evaluación catalítica en reacción de hidrogenación de CO2 asistida con microondas.
Metodología: Imprescindible disponibilidad en horario de 9.30 a 16.30.
Perfil del/la estudiante: Químico o ingeniero químico

Hidrogenación de furfural en fase gas con ácido fórmico empleando catalizadores de Ni y Cu soportados en materiales de carbono Experimental

Tutor/a principal: Ana Belén Dongil de Pedro · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El objetivo del proyecto es desarrollar catalizadores heterogéneos para emplearlos en la descomposición y uso de ácido fórmico como fuente de hidrógeno para la valorización de furfural. Con este objetivo se emplearán como fases activas nanopartículas de materias primas de bajo coste como son el níquel y cobre soportados en materiales de carbono. Se comparará la actividad y selectividad de ambos metales y la posible sinergia al emplear catalizadores bimetálicos. Asimismo, se estudiará la reacción empleando hidrógeno exógeno para comparar con los resultados obtenidos con el ácido fórmico.
En esta línea de investigación se considera de interés, dentro del programa en el área de catálisis, un plan de trabajo que contemple: 1) estudio de la bibliografía relacionada; 2) síntesis de catalizadores, 3) participación y ejecución de medidas de caracterización fisicoquímica (microscopía TEM, rayos X, espectroscopía XPS, etc.) y de actividad catalítica y 4) contribución al análisis y discusión de los resultados para explicar el comportamiento catalítico en la reacción sobre la base de los resultados de caracterización.
El estudiante tendrá a su disposición reactores de lecho fijo para aprender su uso en la reacción en fase gas, así como toda la infraestructura y recursos humanos necesarios para llevar a cabo las actividades y aprender los métodos científicos.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería, químicas

Síntesis y caracterización de electrodos avanzados para pilas de combustible de membrana polimérica Experimental

Tutor/a principal: Sergio Rojas · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El objetivo del trabajo es la síntesis y caracterización de catalizadores avanzados para la ORR sin Pt ni otros metales nobles. El estudiante se familiarizará con la síntesis de dichos materiales, su caracterización (XRD, XPS, TEM, etc) y la medida de actividad catalítica para la reacción de reducción de oxígeno mediante técnicas electroquímicas.
Perfil del/la estudiante: Graduado en CC. Químicas, Físicas, Ingeniería o similares

Catalizadores bimetálicos basados en metales de transición para reformado seco de metano. Optimización de composición catalítica. Experimental

Tutor/a principal: Consuelo Alvarez Galván · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Cantoblanco)
Descripción: El CO2 es una de las fuentes principales de efecto invernadero. La reacción de reformado de metano con dióxido de carbono es uno de los procesos más prometedores para la valorización de CO2 ya que produce gas de síntesis (monóxido de carbono e hidrógeno), que constituye una materia prima fundamental para la síntesis de productos químicos y combustibles. Este proyecto propone el desarrollo y optimización de catalizadores bimetálicos, basados en metales de transición. El precursor catalítico será una espinela de metales, tales como cobalto y níquel.
El TFM abordará la síntesis de los precursores catalíticos por coprecipitación. Los precursores y catalizadores (obtenidos por reducción con hidrógeno diluido), se caracterizarán por diversas técnicas fisicoquímicas, tales como: adsorción-desorción de N2 a -196ºC (propiedades texturales), difracción de rayos X in-situ (fases cristalinas), microscopía electrónica de barrido y transmisión (propiedades morfológicas), quimisorción por pulsos de H2 y/o CO (dispersión metálica), XPS (composición química superficial), espectroscopía Raman (análisis cualitativo de depósitos carbonosos), análisis termogravimétrico o análisis químico elemental de C (análisis cuantitativo de depósitos carbonosos) y fluorescencia de rayos X (análisis químico másico).
Se prepararán catalizadores con diferente proporción entre ambos metales, y se determinará la relación óptima, estableciendo relaciones entre el comportamiento catalítico y las propiedades fisicoquímicas de los precursores catalíticos y de los catalizadores tras reacción.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería Química

Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) 2 propuestas

Nuevos catódos alternativos al carbono para baterías metal-aire Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las baterías secundarias de zinc-aire son una tecnología prometedora debido a su elevada capacidad, reducido coste y baja toxicidad. Sin embargo, esta tecnología presenta ciertas limitaciones que deben ser superadas para su desarrollo y comercialización. Gran parte de estas limitaciones están ligadas a la naturaleza acuosa alcalina del sistema electrolítico y al uso de carbono como material en el cátodo. Sin embargo, los electrodos de aire (cátodos) basados en carbono se descomponen a potenciales por encima de 3.5 V vs Li/Li+ en presencia de Li2O2 y sus compuestos intermedios. El objetivo principal del TFM es explorar diferentes rutas de síntesis de nuevos materiales de electrodo de cátodo basados en Mo y Fe (óxidos, carburos, nitruros y combinación de ellos) insertados en una estructura interconectada macro-mesoporosa. Este trabajo está enmarcado en un proyecto internacional Europeo-Japonés financiado por la Unión Europea y la Japan Science and Technology Agency.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico; Químico; Ingeniero de Materiales; Físico

Conversión electroquímica de CO2 en combustibles para aviación Experimental

Tutor/a principal: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Esta línea de investigación ha comenzado en mayo de 2021 en el marco de un proyecto europeo (4AirCRAFT). La eliminación del CO2 generado en numerosas industrias y vehículos mediante su conversión en compuestos orgánicos (combustible para aviación, en el caso de este proyecto) es sin duda un reto apasionante. Nuestra participación en este proyecto se centra en la primera etapa de reacción de las tres que pretende convertir el CO2 en combustible. Esta primera etapa consiste en la electro-reducción del CO2 a CO, que será uno de los reactivos en la segunda etapa. El objetivo de nuestro grupo es el diseño y desarrollo de nuevos electro-catalizadores basados en metales de transición de bajo coste (Ni, Fe, Mn) que promuevan la reducción del CO2.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico; Químico; Ingeniero de Materiales; Físico

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) 6 propuestas

Caracterización de la matriz Sol-Gel nano-porosa para optimizar la sensibilidad en su respuesta como nanosensores ópticos. Experimental

Tutor/a principal: David Levy Cohen · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Cantoblanco)
Descripción: Una de las ventajas más importantes del procesamiento sol-gel para preparar nuevos materiales en forma de recubrimiento ópticos (Thin-Films) es la capacidad de controlar las propiedades estructurales de los micro/nanoporos en términos de tamaño, forma y densidad de poros. En nuestro caso, las micro / nano-dimensiones de los poros, así como el número de poros y sus propiedades funcionales tienen una influencia importante en la superficie efectiva sobre la cual se confinan moléculas fluorescentes que se incorporaran en un proceso posterior y que serán capaces de tener una respuesta óptica a un estimulo externo (sensor) específico. Se pretende optimizar el proceso de síntesis de los thin-films y controlar las propiedades estructurales para una mejor respuesta óptica de los nanosensores.
Perfil del/la estudiante: Quimica, SW basico

Materiales y dispositivos piezoeléctricos para recuperación de energía y alimentación remota Experimental

Tutor/a principal: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Los materiales cerámicos y poliméricos piezoeléctricos son una tecnología madura y ubicua, base de un abanico de dispositivos para un espectro de aplicaciones, tales como detectores, actuadores, y sistemas inteligentes. Entre sus nuevas aplicaciones potenciales, destaca la recuperación de energía (energy harversting en inglés). Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica, y se han propuesto, por ejemplo, como alternativa a las baterías en redes de detectores desplegadas en lugares de difícil acceso.

Los materiales piezoeléctricos son también uno de los componentes de los composites magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de elementos piezoeléctricos y magnetostrictivos son transductores magnetoeléctricos, capaces de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, facilitando un concepto alternativo de recuperación de energía. Son también la base de dispositivos de alimentación remota por campos magnéticos para uso en dispositivos electrónicos implantados en el cuerpo humano, como por ejemplo sensores. Estos dispositivos se alimentan actualmente con baterías que requieren operaciones quirúrgicas para su reemplazo. Este problema limita la expansión de la tecnología, clave en la implementación de nuevos conceptos como las redes de sensores para diagnóstico precoz o seguimiento de enfermedades.

Los proyectos están concebidos como una iniciación a la investigación en materiales electroactivos, en concreto para transducción piezoeléctrica y magnetoeléctrica, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contemplan el desarrollo de un nuevo material compuesto bajo diseño, incluyendo su procesado, así como su caracterización estructural y microestructural, y de sus propiedades orientada a su aplicación en recuperación de energía.
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado tanto para químicos, como para físicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante.

Preparación de moléculas orgánicas para dispositivos electrónicos y su estudio mediante microscopia de fuerzas atómicas Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El plan de trabajo del trabajo del fin de master contiene tanto aspectos preparativos de síntesis como de caracterización físico-química de los materiales. En un primer momento, se realizará la síntesis de distintos tipos de moléculas orgánicas. Posteriormente, se caracterizarán dichas moléculas mediante diferentes equipos y técnicas de caracterización tanto básicas (IR, UV-Vis, Raman, RMN, Espectrometría de masas) como avanzadas (rayos X de polvo y de monocristal, SEM, TEM). Finalmente, se realizará un estudio más profundo mediante la técnica de caracterización por microscopía de fuerzas (AFM). Se aprenderá el manejo e interpretación de microscopios AFM al aire, intercambio de puntas, ajuste, modos de medida... Se aplicarán el aprendizaje a muestras patrón, redes de difracción, mica, grafito y posteriormente se realizará el estudio de las diferentes moléculas sintetizadas.
Metodología: Información del grupo y de la tutora : https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/members/permanent-staff/eva-maria-garcia-frutos/
Información del centro de investigación: https://www.icmm.csic.es/es/
Perfil del/la estudiante: Quimico, Ingeniero

Síntesis y procesado mediante mecanosíntesis y Spark Plasma Sintering para la obtención de materiales multiferroicos magnetoeléctricos en capas: fases únicas Experimental

Tutor/a principal: Alicia Castro Lozano · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Los materiales magnetoeléctricos desarrollan una polarización eléctrica linealmente proporcional a un campo magnético aplicado, y una imanación lineal en respuesta a un campo eléctrico. Son materiales facilitadores esenciales para un abanico de nuevas tecnologías. Los multiferroicos magnetoeléctricos son compuestos que presentan simultáneamente ferroelectricidad y ferromagnetismo, y que son susceptibles de exhibir no solo coeficientes magnetoeléctricos significativos, sino también conmutación magnetoeléctrica. La actividad investigadora propuesta se centra en el estudio de fases únicas multiferroicas, y/o multiferroicas magnetoeléctricas, potencialmente capaces de facilitar las tecnologías anticipadas. En este Trabajo Fin de Master se pretende investigar una de las aproximaciones más innovadoras entre las recientemente propuestas: los óxidos con estructura perovskita en capas multiferroicos. Se plantea el diseño químico, preparación, y caracterización de nuevos compuestos con estructura tipo Aurivillius, de fórmula general (Bi2O2)(Am-1BmO3m+1). En concreto, se propone investigar un nuevo concepto de diseño orientado a obtener altas concentraciones de cationes magnéticos.
Las fases Aurivillius son materiales fuertemente anisotrópicos, por lo que su procesado cerámico implica orientación cristalográfica preferente, frecuentemente acompañada de degradación microestructural. En esta propuesta se pretende investigar la técnica de Spark Plasma Synthesis and Sintering, en combinación con procesos mecanoquímicos, como medio de preparación de cerámicas con muy alta densificación y microestructura controlada. Este procedimiento tiene el potencial de convertirse en un proceso industrial de bajo impacto ambiental, con emisiones reducidas y alta eficiencia en relación con las materias primas.
Metodología: Se ofrece una aproximación al desarrollo de una línea de investigación en ciencia de materiales y química de estado sólido, con la posibilidad de obtener resultados publicables.
Perfil del/la estudiante: Se requieren conocimientos de ciencia de materiales, síntesís por estado sólido y alguna experiencia de trabajo en laboratorio.

FOTOFERROELÉCTRICOS PARA APLICACIONES EN RECOLECCIÓN DE DIFERENTES FUENTES DE ENERGÍA: CARACTERIZACIÓN EN LA NANOESCALA Experimental

Tutor/a principal: Jesús Ricote Santamaría · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Un tema de interés científico en la actualidad es el estudio de las posibilidades de los denominados fotoferroeléctricos, esto es, materiales que poseen simultáneamente propiedades ferroeléctricas y fotovoltáicas. Los ferroeléctricos tienen una polarización espontánea que hace que sean excelentes piezoeléctricos. El campo eléctrico derivado de esta polarización permanente separa los pares electrón-hueco fotogenerados de manera similar a las más tradicionales uniones p-n semiconductoras. Láminas delgadas con composiciones basadas en el BiFeO3 son muy prometedoras para su uso en dispositivos piezoeléctricos y fotovoltáicos, pero para poder explotar su potencial necesitamos conocer bien los mecanismos que dan lugar a su comportamiento macroscópico. Para ello un análisis en la nanoescala con un microscopio de fuerzas es esencial.
El trabajo de fin de máster que se propone consiste en el análisis con un microscopio de fuerzas de las propiedades de láminas delgadas de BiFeO3 con diferentes dopajes, elaboradas en el grupo. Tras la implementación de medidas de propiedades locales (conductividad, piezoelectricidad) con y sin iluminación en un microscopio de fuerzas, se analizarán las diferencias encontradas. El o la estudiante realizará un trabajo experimental, adquiriendo experiencia en el manejo de un microscopio de fuerzas, que además le servirá de introducción al análisis de las propiedades físicas de materiales en la nanoescala.
Perfil del/la estudiante: Preferentemente Grado en Físicas o Ingeniería de Materiales

Estudio de nanocomposites para generación de energía triboeléctrica Experimental

Tutor/a principal: Bernd Wicklein · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El proyecto está enmarcado en la síntesis de materiales de alta permitividad relativa para su uso en nanogeneradores triboeléctricos que generan energía renovable por captación y conversión de energía mecánica del medioambiente. En concreto, se explorará la preparación de algunos titanatos tipo perovskita y otros compuestos de estructura relacionadas utilizando rutas sintéticas en estado sólido. Además de variar la composición química se explorará la preparación de fases laminares a partir de los materiales de estructura tridimensional obtenidos, analizándose las propiedades de los mismos. Los materiales preparados se incorporarán en matrices poliméricas para la fabricación de películas híbridas orgánico-inorgánico y se comparará sus propiedades dieléctricas en función del tipo de estructura, tridimensional/laminar, de los mismos. Además, se investigará como la textural de las películas influye y aumenta la salida eléctrica de los nanogeneradores. Se caracterizará los materiales obtenidos por diferentes técnicas espectroscópicas (IR, UV, NMR, impedancia), analíticas (CHN, TGA, ICP-OES), difracción de rayos X y microscopia electrónica (SEM, TEM) para garantizar una formación integral del estudiante en los diferentes aspectos de química de materiales. Finalmente, se evaluará la generación de triboelectricidad de estos materiales en función de su composición y textura.
Metodología: El tema del TFM ya esta apalabrado con Raul Castellano Perdomo
Perfil del/la estudiante: quimica, fisica, nanociencia

Instituto de Micro y Nanotecnología-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMN-CSIC) 1 propuesta

Caracterización de polímeros como enfriadores radiativos Experimental

Tutor/a principal: Cristina Vicente Manzano · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMN-CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos)
Descripción: El grupo FINDER (IMN-CSIC) se encuentra actualmente entre los grupos más destacados en cuanto a estudios en materiales termoeléctricos a nivel internacional, con gran experiencia en procesos de fabricación de nano-estructuras y pionero en su caracterización.

Este proyecto se basa en la caracterización de distintos polímeros como enfriadores radiativos. El enfriamiento radiativo es el proceso por el cual un cuerpo pierde calor por radiación térmica, de modo que aprovecha el frío extremo del espacio exterior para enfriar el planeta, y a su vez puede enviar radiación de la luz solar hacia el vacío del espacio.

En un primer lugar, se desarrollará la caracterización a nivel estructural, morfológico, y de sus propiedades ópticas tanto en el visible como en el infrarrojo de distintos polímeros con el fin de utilizarlos como enfriadores radiativos. En segundo lugar, se caracterizarán sus propiedades como enfriadores radiativos, temperatura máxima de enfriamiento y potencia máxima de enfriamiento, controlando las condiciones atmosféricas con la ayuda de una estación atmosférica. El candidato en cuestión obtendrá conocimientos en cuando a la caracterización de distintos polímeros para el ahorro de energía mediante la disminución de la temperatura.

El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMN-CSIC) de Tres Cantos.
Metodología: No dudéis en contactarme si queréis venir a ver el laboratorio y que os explique más sobre el trabajo a realizar
Perfil del/la estudiante: Físico, químico o ingeniero

Instituto de Optica, CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales, UAM 1 propuesta

Procesado y caracterización de materiales ópticos para aplicaciones en energía mediante irradiación con iones de de alta energía y pulsos láser Experimental

Tutor/a principal: José Olivares Villegas · Instituto de Optica, CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales, UAM
Segundo/a tutor/a: Gastón García
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Optica, CSIC y Centro de Microanálisis de Materiales, UAM — CMAM, C/Faraday nº3 (Madrid)
Descripción: Los iones pesados de alta energía (hasta 50 MeV) disponibles en el CMAM (www.cmam.uam.es) permiten generar, en la mayoría de los materiales de interés tecnológico, diversos patrones de procesado/daño causados por la elevada densidad de energía (hasta unos 15 keV/nm) depositada por los iones a lo largo de sus trazas de propagación. Esta elevada excitación genera desde defectos puntuales hasta amorfización selectiva. El patrón de procesado/dañado se puede “sintonizar” para producir, desde nanotrazas amorfas (diámetro de pocos nm y longitud micrométrica), hasta capas homogéneamente dañadas de grosor micrométrico. Adicionalmente, el haz de iones macroscopico se puede focalizar a tamaños micrómetricos con instrumental adecuado disponible en el CMAM o en fase de desarrollo. Se estudiará la aplicación del conocimiento previo y el desarrollo instrumental pertinente de control de energía y forma del haz de iones para materiales de interés fotónico para áreas de energía como materiales para fusión (zafiro, silice, diamante) y/o materiales para energías renovables Los materiales así irradiados se caracterizan por tener nuevas propiedades, incluyendo y destacando las propiedades ópticas en las que trabaja nuestro grupo,y que pueden ser relevantes en el área de Materiales para Energía.
Se estudiarán sinergias de daño con pulsos láser de fs disponibles.

Metodología:
- Irradiación con iones pesados de alta energía y pulsos láser de fs
- Medidas de caracterización estructural del daño mediante técnicas \"Ion Beam Analysis\": RBS/C
- Caracterización óptica: medidas ópticas (reflectancia y transmitancia óptica UV-VIS; Raman) in-situ durante irradiación y ex-situ
- Caracterización de superficies irradiadas: Perfilometría y AFM
Metodología: El trabajo experimental se desarrollará en el Centro de Microanálisis de Materiales
Perfil del/la estudiante: Grado Física, Ingeniero

NATURGY NUEVAS ENERG. SLU 1 propuesta

El biometano en España como combustible del futuro Experimental

Tutor/a principal: Carmen Guinea Valle · NATURGY NUEVAS ENERG. SLU
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: NATURGY NUEVAS ENERG. SLU — Avenida de América 38 05 (Madrid)
Descripción: El estudiante va a colaborar en el desarrollo de diferentes proyectos relacionados con el biometano: desde las plantas de producción de biogás mediante digestión anaerobia, pasando por las fases de upgrading para convertir ese biogás en biometano así como su posterior inyección en la red de gas o bien licuarlo para producir BioGNL que pueda ser usado como combustible renovable.

SOLUCIONES ENERGÉTICAS, S. A. 1 propuesta

Proyecto genérico instalación fotovoltaica 100 kW. Experimental

Tutor/a principal: ANTONIO VELA VICO · SOLUCIONES ENERGÉTICAS, S. A.
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: SOLUCIONES ENERGÉTICAS, S. A. — AV REAL DE PINTO, 146 (MADRID)
Descripción: Confección de un proyecto completo para una instalación fotovoltaica de autoconsumo, con potencia nominal de 100 kW.
Perfil del/la estudiante: MADRID

Sisener Ingenieros 1 propuesta

Proyecto Técnico Administrativo de Planta Fotovoltaica Experimental

Tutor/a principal: Francisco Javier Erce Carracedo · Sisener Ingenieros
Tutor/a académico/a UAM: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Sisener Ingenieros — Av. Somosierra 24 Bajo Of 1 (San Sebastian de los Reyes)
Descripción: Realización de proyecto técnico administrativo de planta fotovoltaica.

OBJETIVO:
Redacción y compilación de documentos y planos para la obtención de la autorización administrativa previa y de construcción.
El documento contendrá los elementos mínimos necesarios para una la admisión a trámite del proyecto a ejecutar.

CONTENIDO:
Los documentos a redactar serán:
Memoria
Pliego de condiciones
Planos
Situación
Planta
Zanjas
Conductores
Esquemas unifilares
Equipos
Presupuesto
Estudio de Seguridad y Salud
Gestión de Residuos
Anexos
Cálculos Equipos
Separatas de afecciones

TAREAS:
En el proceso de la realización del proyecto con una potencia dada se realizará
Análisis de la zona de implantación, topográfico, interferencias hídricas, de líneas eléctricas, infraestructuras de transporte vial o ferroviario, etc...
Elección de elementos constructivos: paneles, inversores, estructuras...
Diseño de Layout
Cálculos eléctricos de dimensionado de conductores
Simulaciones energéticas
Relación de bienes y afecciones

La persona que realice su TFM estará integrada en un equipo.
Se le encargara redacción de documentos así como el manejo de diversos software para la realización del proyecto.
Se le hará ejecutar y revisar trabajos en programas ofimáticos tipo word y excel, manejo de Autocad, búsqueda de datos públicos de infraestructuras, utilización de programas GIS, conversiones de ficheros KML, SHP... Programas de simulación de producción energética tipo PVSyst...
El proyecto estará afectado por otras disciplinas que se tendrá que tener en cuenta en su desarrollo, como son medio ambientales y en su caso civiles o hidráulicas, como pueden ser los movimientos de tierra de terrenos o caminos y estudios hídricos, hidráulicos o de inundablidad.
Perfil del/la estudiante: Master Energias Renovables

TotalEnergies 1 propuesta

Gestión de Portfolio en TotalEnergies, comercializadora de energía Experimental

Tutor/a principal: Ismael Abordán Bernal · TotalEnergies Electricidad y Gas España S.A.U
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: TotalEnergies — Calle de la Ribera del Loira, 46, Planta 2 (Madrid)
Descripción: El departamento de Portfolio de TotalEnergies se encarga principalmente de monitorizar y asignar los inputs y outputs de energía de la compañía (producción y venta al consumo) para electricidad y gas natural, por lo que está conectada con diversos departamentos.
El estudiante realizará apoyo al departamento de operaciones en nuestra comercializadora de Gas y Electricidad en las siguientes funciones de portfolio:
- Apoyo en las tareas administrativas derivadas de la gestión del portfolio
- Apoyo en la gestión de los informes resultantes de la gestión de portfolio
- Apoyo en el resto de las tareas administrativas derivadas de la actividad
- Apoyo en la configuración de productos
Metodología: La oferta de prácticas está apalabrada con el estudiante ÓSCAR BUSTILLO BALLESTER
Perfil del/la estudiante: Ingeniería, Energía, Nociones de economía y ofimática

TotalEnergies Electricidad y Gas España S.A.U 1 propuesta

Beca Gestión de Portfolio en TotalEnergies Electricidad y Gas España Experimental

Tutor/a principal: Ismael Abordán Bernal · TotalEnergies Electricidad y Gas España S.A.U
Tutor/a académico/a UAM: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: TotalEnergies Electricidad y Gas España S.A.U — Calle Ribera del loira 46, (Madrid)
Descripción: Apoyo al departamento de Operaciones en el área de portfolio de la comercializadora de Gas y Electricidad de la compañía TotalEnergies realizando las siguientes funciones de apoyo:

Apoyo en la decisión de estrategia de compras de energía
Análisis de costes energéticos tanto a corto como a largo plazo.
Análisis de mercados energéticos.
Apoyo en las tareas administrativas derivadas de la gestión del portfolio
Apoyo en la gestión de los informes resultantes de la gestión del portfolio
Apoyo en el resto de tareas administrativas derivadas de la actividad
Apoyo en la configuración de productos

Dependiendo del Responsable de Portfolio (tutor) y a su vez del responsable del departamento de operaciones.
Metodología: La oferta de prácticas está apalabrada con el estudiante ÓSCAR BUSTILLO BALLESTER
Perfil del/la estudiante: Ingeniería, Energía, Nociones de economía y ofimática

AUDECA · Albufera Energy Storage S.L. · CMAM · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) · Creara · Departamento Química-Física Aplicada · Departamento de Física Aplicada · Departamento de Química Física Aplicada · Dpto. Física de Materiales M-4, Facultad de Ciencias, UAM · Dpto. de Física de Materiales · Facultad de Ciencias · Facultad de Ciencias. Departamento de Física de Materiales, M4 · GEOTHERMAL ENERGY · Grupo Mire-Dpto. de Fisica de Materiales (Facultad de Ciencias-UAM)/Grupo FINDER.Instituto de micro y nanoelectrónica (CSIC) · Iberdrola · Insitut Universitari de Material Avançats, Universitat Jaume I · Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción, IETCC-CSIC · Instituto IMDEA Energía · Instituto IMDEA Nanociencia · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) · Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) · Unidad de Sistemas Solares de Concentración - Solar Concentrating Systems Unit

AUDECA 1 propuesta

Estudio de la implantación de hidrógeno como combustible para un servicio de recogida de residuos y limpieza viaria Experimental

Tutor/a principal: Ana Alcoceba Gómez · ELECNOR-AUDECA
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: AUDECA — C/ Albasanz, 65, 4ª Planta, Edificio América III (Madrid)
Descripción: Los objetivos de este trabajo son:
• Analizar como se encuentra la producción actual de hidrógeno en el mundo y más concretamente en España
• Análisis del estado del arte de este combustible
• Análisis de riesgos
• Viabilidad de implantación en un servicio de recogida de residuos y limpieza viaria de la cual la adjudicataria actual es AUDECA, en concreto este servicio se realiza en Santa Margarita, Baleares. Para ello se tendrá especial atención en:
o Capacidad de transporte del hidrógeno hasta la isla.
o Posibilidad de producción in situ.
o Almacenamiento del hidrógeno.
o Uso de motores que funcionen a base de pila de hidrógeno en camiones, barredoras, furgonetas y coches, iguales o similares a los que están prestando el servicio en la actualidad.
o Presupuesto de la implantación.
o Analizar y comparar los resultados con otras alternativas tales como el gas natural comprimido (GNC) o la electricidad; en el aspecto ambiental, económico y social.

Albufera Energy Storage S.L. 1 propuesta

Procesos de fabricación avanzada de baterías Aluminio-ion Experimental

Tutor/a principal: Joaquín Chacón Guadalix · Albufera Energy Storage S.L.
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Albufera Energy Storage S.L. — Faraday 7 (Madrid)
Descripción: El proyecto formativo pretende que el estudiante adquiera, en primer lugar, formación general en el campo del almacenamiento de energía, incluyendo el conocimiento de las diferentes tecnologías actuales y la tendencia de desarrollo futuro dentro de una organización empresarial dedicada al sector. Posteriormente, se pretende llevar a cabo una inmersión en el aprendizaje de las baterías electroquímicas como una de las tecnologías más adecuadas para diversos tipos de aplicaciones de almacenamiento, trabajando en la comprensión de las razones para ello en función de cada aplicación analizada. Todo ello se realizará en el marco de las iniciativas europeas del sector de las baterías encuadradas en las plataformas Batteries Europe, Battery 2030+ y en la Alianza Europea de Baterías, sin olvidar los trabajos llevados a cabo en España por parte de las organizaciones más relevantes implicadas.
Una vez conocido el panorama general, se trata de centrarse en una tecnología en desarrollo como es la de Aluminio-ion, entrando concretamente en los aspectos relacionados con su fabricación y, partiendo de los materiales y componentes, completar todo el proceso de producción, desde las materias primas hasta el producto terminado tipo celda, incluyendo la elaboración de la documentación que precisaría una unidad de producción (en inglés), es decir, descripción de procesos, especificaciones de materiales, controles de calidad, etc., con la vista puesta en la fabricación según os conceptos de industria 4.0.
Perfil del/la estudiante: Master Energías alternativas

CMAM 1 propuesta

Posibles reacciones de fusión nuclear inducidas por irradiación con iones de elevada masa y energía Experimental

Tutor/a principal: Gastón García
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: CMAM — c/ Faraday 3 (Madrid)
Descripción: Las irradiaciones con iones de alta masa y energía constituyen uno de los objetivos científicos del CMAM. Una posibilidad en cuanto a posibles aplicaciones energéticas del tema sería el análisis y modelización de la producción de reacciones nucleares de fusión en cristales dieléctricos fuertemente deuterados o tritiados. Se trataría de simular el proceso de formación de los tracks modelizando el perfil de temperatura alcanzado alrededor de la trayectoria del ion y los cambios estructurales inducidos, utilizando modelos del tipo espiga térmica (thermal spike) que se han usado profusamente en el estudio de los efectos de la irradiación con iones de elevada masa y energía. El estudio podría aplicarse a cristales ferroeléctricos tales como el KD2PO4 que se pueden crecer fácilmente en el laboratorio o pueden adquirirse en el mercado así como a cristales dieléctricos fuertemente dopados con D o T. A partir de esa información se podrían calcular los ritmos de las reacciones nucleares de fusión y los rendimientos globales para la generación de energía.

Referencias:
Duffy et al, NIMB 277, 21 (2012)
F. Agullo-Lopez et al , Progress in Materials Science 76, 1 (2016)
Perfil del/la estudiante: Grado en Física

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) 7 propuestas

Evaluación de código FAST sobre comportamiento termo-mecánico de combustible nuclear Experimental

Tutor/a principal: Francisco Feria Márquez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: luis Herranz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El empleo de la energía nuclear de fisión para generar electricidad mediante los reactores nucleares, conlleva estudios de seguridad que requieren de herramientas predictivas fiables que permitan caracterizar el estado termo-mecánico del combustible nuclear, tanto durante condiciones normales de operación en la central nuclear como en caso de accidente. Dos herramientas de referencia en el campo son los códigos termo-mecánicos del organismo regulador americano (NRC): FRAPCON para condiciones estacionarias y FRAPTRAN para transitorios accidentales.

Recientemente, la NRC ha liberado el código FAST, que supone la fusión de FRAPCON y FRAPTRAN en un solo código que permita resolver tanto estado estacionario como transitorios.

El objetivo de este trabajo es evaluar el código FAST a partir de bases de datos recopiladas en CIEMAT de medidas realizadas por otros laboratorios tanto en reactores comerciales como experimentales. Para ello, se creará una matriz de ficheros de entrada de FAST que permita simular las condiciones que correspondan en cada caso. La comparación de las predicciones del código contra los datos permitirá evaluar la exactitud de FAST, así como las diferencias con simulaciones de FRAPCON/FRAPTRAN realizadas previamente en CIEMAT.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero/Físico

Evaluación de modelos de remoción de H2 en contención de centrales nucleares Experimental

Tutor/a principal: Joan Fontanet Sáez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: luis Herranz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Desde el accidente de Fukushima, la adecuada gestión de los gases combustibles (Hidrógeno y CO) generados en accidentes postulados en centrales nucleares está recibiendo una gran atención por científicos e ingenieros. Una medida eficaz para reducir la concentración de estos gases es la instalación de los llamados recombinadores autocatalíticos pasivos (PAR) que recombinan H2 y CO con oxígeno de forma controlada. En los análisis de seguridad que se realizan mediante simulación numéricas de accidentes en centrales nucleares son imprescindibles correlaciones ingenieriles que estimen la eficacia de los PARs en las condiciones representativas de estos accidentes.
Este proyecto analizará datos experimentales de tasas de remoción de gases en distintas condiciones de accidente severo: concentraciones de H2 y O2, presión, temperatura, etc. Se evaluará la capacidad de correlaciones disponibles de reproducir los datos experimentales y para los casos en que se detecten debilidades se desarrollará una nueva correlación.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física, Química. Ingeniería

Liberación de productos de fisión desde fuegos de sodio en la contención de un SFR Experimental

Tutor/a principal: Mónica García Martín · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: luis Herranz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: En el escenario de un accidente severo en un reactor rápido refrigerado por sodio (SFR) se prevé la expulsión a contención de sodio líquido contaminado con combustible y productos de fisión (FPs). En presencia de oxígeno, la combustión del sodio dará lugar a una enorme cantidad de aerosoles transportadores de FPs. En este contexto, es vital para el análisis de accidentes conocer la capacidad de retención del sodio para aquellos FPs más relevantes desde el punto de vista radiológico.
Entre las tareas a realizar estarían:
- Evaluación de la tasa de evaporación de Na en condiciones de fuego;
- Evaluación de los coeficientes de partición de FPs de interés en condiciones de fuego de Na;
- Comparación con datos experimentales.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física, Química. Ingeniería Buen nivel de inglés. Familiarización con el uso de herramientas informáticas.

Herramientas numéricas para el diseño de reactores de fusión por confinamiento magnético Experimental

Tutor/a principal: José Luis Velasco Garasa · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Stellarators are an alternative to tokamaks in the path towards the fusion reactor based on the magnetic confinement of a plasma. While at the moment they are more difficult to buid than tokamaks, they are intrinsically easier to operate, an advantage when it comes to a commercial reactor. Their main disadvantage arises from the fact that, in the magnetic field of generic stellarators, trapped particle orbits are not perfectly confined; these orbits, combined with collisions between particles, lead to unaffordable energy losses. Fortunately, the physics behind the above-mentioned energy losses (named “neoclassical transport”) is relatively well known. Moreover, stellarator design has a large number of degrees of freedom, which can be used to “optimize” the magnetic configuration in order to address this and other issues. This is the case of the recently-built stellarator Wendelstein 7-X [1].

In the course of this master thesis, the student will become involved in the research work of our group [2], for which he or she will become familiar with some of the numerical tools [3] that can be employed in stellarator optimization and with the underlying theories.

[1] https://www.ipp.mpg.de/w7x
[2] See http://fusionsites.ciemat.es/multitranstell and references therein.
[3] https://princetonuniversity.github.io/STELLOPT/
Perfil del/la estudiante: Grado en CC Físicas o Ingeniería

Simulación de turbulencia en plasmas en stellarators Experimental

Tutor/a principal: Edilberto Sánchez González · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Turbulence is considered a fundamental issue in the development of fusion reactors based on the magnetic confinement concept, and stellarators in particular. It develops spontaneously due to the presence of steep density and temperature gradients in fusion plasmas. As a consequence of turbulence, the energy and particles escape from the confinement region much faster than desired thus reducing the performance of the stellarator.
Evaluating turbulent transport in a stellarator using analytical techniques is not possible, in general, and requires the use of numerical calculations. For this purpose, simulation codes based on gyrokinetic formalism have been developed recently, which allow the evaluation of turbulent transport in realistic stellarator devices. These codes help in improving the basic understanding of turbulence and constitute a valuable tool in interpreting the experimental results.
In the course of this master thesis project, the student will get familiar with one of these codes, EUTERPE (http://fusionwiki.ciemat.es/wiki/EUTERPE), and the use of high-performance supercomputers. He/she will perform simulations to help in interpreting experimental results from two stellarators: TJ-II (http://www.fusion.ciemat.es/tj-ii-2/), operated the Laboratorio Nacional de Fusión, in Madrid, and W7-X (https://www.ipp.mpg.de/w7x), the most advanced stellarator in the world, operating in the Max Planck Institute für Plasmaphysik, in Germany.
Perfil del/la estudiante: Grado en CC Físicas o Ingeniería

RECUBRIMIENTOS ABSORBENTES SOBRE PARTÍCULAS PARA RECEPTORES DE LECHO FLUÍDO: preparación y caracterización óptica y térmica de recubrimientos absorben Experimental

Tutor/a principal: Angel Morales Sabio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Meryem Farchado Dinia · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid (SPAIN))
Descripción: La utilización de receptores de lecho fluído en los sistemas solares de receptor central (centrales de torre) es una aproximación novedosa que está siendoestudiada en varios proyectos europeos. La aplicación de recubrimientos absorbentes sobre estas partículas para maximizar la captación solar es crítica para la eficiencia de estos sistemas. Las partículas de estos sistemas tienen que aguantar temperaturas de hasta 800ºC y fenómenos de abrasión entre las partículas en suspensión y con los conductos de recirculación. En este trabajo se prepararán recubrimientos absorbentes sobre las partículas mediante las técnicas sol-gel y electroless y se estudiarán las propiedades ópticas de las partículas y la estabilidad térmica del conjunto partícula absorbente.
Perfil del/la estudiante: químico, físico

Acondicionamiento Térmico de Edificios: identificación de las estrategias de diseño a partir de la caracterización climática representativa Experimental

Tutor/a principal: Mª Nuria Sánchez Egido · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Emanuela Giancola · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El análisis de las variables climáticas y las condiciones de contorno, tal y como indica el SET-plan 3.2 de Distritos de Energía Positiva (PED) serán determinantes en la optimización de la demanda energética de los edificios mediante la aplicación de técnicas de acondicionamiento pasivo y activo, garantizando el confort térmico. Aunque existen clasificaciones climáticas a nivel global, la identificación de las estrategias pasivas y activas de diseño bioclimático, y el desarrollo de sistemas solares requieren una caracterización climática fiable y representativa de la climatología local.
En este estudio, se determinará el estado psicrométrico de Tabernas (Almería), cuantificándose el potencial de los recursos renovables disponibles. Se evaluará empíricamente la representatividad climática en esta zona, comparando los resultados monitorizados con bases de datos climáticas de referencia, identificando los patrones de cambio. Se compararán diferentes años de referencia generados mediante la aplicación de las principales metodologías estándar de cálculo. Estos resultados se pueden emplear para predecir el comportamiento energético de los edificios a largo plazo.
Asimismo, se llevará a cabo un análisis de la severidad climática de la zona mediante la utilización de un diagrama de Givoni. Y se optimizará el diseño bioclimático de los edificios en esta localización identificando las medidas de acondicionamiento para calefacción y refrigeración que aseguren el confort térmico en el interior.
Perfil del/la estudiante: Licenciatura, Ingeniería, Arquitectura, Grado o equivalentes

Creara 1 propuesta

Becario área Software y Telemedida Experimental

Tutor/a principal: Zaida Gabriela Díez Pallin · Creara
Segundo/a tutor/a: Ana Rizquez Aguado · Creara
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Creara — Calle Marqués de Ahumada 5, 3ª planta, 28028 - Madrid (Madrid)
Descripción: Las prácticas consistirán en la participación en un proyecto de implantación de un sistema de monitorización energética en remoto en una empresa multi-site con localizaciones repartidas por toda la península.

Las tareas a realizar incluirán desde la configuración y gestión de la plataforma de monitorización, la configuración en remoto de equipos hasta la elaboración y revisión de informes energéticos para empresa cliente. Así mismo, apoyará en tareas relacionadas con la gestión del cliente y preparación de entregables.
Perfil del/la estudiante: Estudiante máster energía, background software y desarrollo

Departamento Química-Física Aplicada 1 propuesta

Síntesis de Catalizadores pirolizados de base carbono (M-N-C) para la reacción de reducción de oxígeno. Experimental

Tutor/a principal: Javier Recio Cortés
Segundo/a tutor/a: Pilar Herrasti González
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Departamento Química-Física Aplicada — Calle Tomás y Valiente (Madrid)
Descripción: El diseño y síntesis de electrocatalizadores de bajo costo, eficientes y durables para electrolizadores y pilas de combustible, es uno de los principales retos para la comunidad científica en el campo de la conversión de energía. En estos dispositivos, una reacción clave es la reacción de reducción de oxígeno (ORR) que ocurre en los cátodos de las pilas de combustible, ya que es catalizada por materiales de base platino y otros metales nobles los cuales con caros y escasos, incrementando el costo del dispositivo e impidiendo la masificación de esta tecnología.

En este proyecto se plantea la síntesis y caracterización de materiales pirolizados de base carbono tipo M-N-C para su uso como catalizadores para la ORR. Los materiales se sintetizarán mediante pirólisis bajo atmósfera inerte utilizando biomasa y sales metálicas de hierro como precursores. Los materiales se caracterizarán mediante TEM, XPS y espectroscopía Mössbauer. El estudio electrocatalítico se llevará a cabo en medio ácido y básico mediante polarización lineal en disco rotatorio.

Departamento de Física Aplicada 1 propuesta

Investigación mediante cálculos “DFT” de la influencia del hidrógeno en el tipo de conductividad del CdTe Experimental

Tutor/a principal: David Martín y Marero
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Departamento de Física Aplicada — Facultad de Ciencias (Madrid)
Descripción: Las propiedades de los semiconductores dependen en gran medida del tipo y concentración de las impurezas presentes. En particular, el hidrógeno juega un papel sutil, ya que se introduce en el sistema de forma no intencionada durante el crecimiento y en los procesos posteriores al mismo, produciendo cambios en las propiedades ópticas y eléctricas. Sin embargo y a diferencia de otras impurezas o dopantes, es sumamente móvil y reactivo, por lo que las técnicas disponibles para estudiar sus efectos individuales, son muy limitadas. Este proyecto de Fin de Máster pretende realizar una introducción a la dinámica del hidrógeno en el CdTe mediante la realización de cálculos basados en la Teoría del Funcional Densidad (DFT, por sus siglas en inglés) y por lo tanto accediendo a información difícilmente accesible mediante técnicas experimentales estándar.
Metodología: Aunque no es imprescindible, conviene haber cursado con éxito la asignatura “Simulación Computacional y Automatización de Sistemas” del Máster “Energías y Combustibles para el Futuro”.
Perfil del/la estudiante: Físicos, Químicos o Ingenieros

Departamento de Química Física Aplicada 1 propuesta

Estudio teórico de la electroreducción de CO2 usando láminas de grafeno dopadas con metales de transición Experimental

Tutor/a principal: Juan Aviles Moreno
Segundo/a tutor/a: Pilar Ocon Esteban
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Departamento de Química Física Aplicada — Ciudad Universitaria de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las superficies de grafeno dopado con metales de transición son interesantes para aplicaciones electrocatalíticas en la reducción
electroquímica del CO2 hacía compuestos orgánicos de alto valor añadido. En este trabajo, se propone un estudio teórico de la
electroreducción del CO2 a CH4, HCOOH, CO y/o CH3OH utilizando láminas de grafeno dopadas con uno o varios metales de
transición. La elección del metal(es), así como su posición en la lámina de grafeno determinará qué ruta de electroreducción se
verá favorecida. La simulación de estos materiales es compleja desde el punto de vista teórico y necesita la construcción de una
lámina lo suficientemente extensa para evitar los efectos de borde. Además, una correcta descripción de la correlación
electrónica (método de cálculo) y del espacio activo electrónico (base de cálculo) es crucial para la determinación de las
propiedades moleculares de interés. Asimismo, los términos de dispersión son cruciales en procesos de adsorción. Las cargas
naturales se analizarán para determinar los sitios más activos. Finalmente, se calcularán las energías de adsorción y las energías
libres de reacción de todas las etapas propuestas. Un cálculo preciso de dichas energías nos permitirá predecir qué metal(es)
son los adecuados para formar uno u otro producto de reacción.
Si las condiciones de acceso a los laboratorios lo permiten, los resultados podrán ser complementados con medidas experimentales.

Dpto. Física de Materiales M-4, Facultad de Ciencias, UAM 1 propuesta

Influencia del estado de la superficie en el mecanismo de hidrogenación de películas ultra-finas de magnesio Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Dpto. Física de Materiales M-4, Facultad de Ciencias, UAM — C/Tomás y Valiente 7 (Cantoblanco, Madrid)
Descripción: El proyecto presentado tiene como objetivo conocer en detalle el efecto del estado de la superficie del magnesio en la reacción de hidrogenación. Para ello se utilizarán nuevas técnicas de preparación de películas Mg/catalizador para inhibir la reactividad de la superficie magnesio así como técnicas caracterización óptica a nivel microscópico que permite observar “in situ” la reacción de hidrogenación/deshidrogenación a través de la transformación metal-aislante a diferentes temperaturas y presiones. Esas técnicas se complementarán con caracterizaciones estructurales, composicionales y morfológicas por medio de técnicas como XRD, SEM-FEG, FTIR y Raman.

Dpto. de Física de Materiales 1 propuesta

Producción fotoelectrocatalítica de hidrógeno a partir de agua usando trisulfuros metálicos como ánodos. Influencia del electrolito. Experimental

Tutor/a principal: Isabel Jiménez Ferrer
Segundo/a tutor/a: Fabrice Leardini
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Dpto. de Física de Materiales — Facultad de Ciencias, C/ Francisco Tomás y Valiente 7, M4 (Madrid)
Descripción: El hidrógeno ha sido utilizado como combustible desde principios del siglo XX y fue propuesto como vector energético en la década de los 70 del mismo siglo. Sin embargo, la investigación en los procesos de generación de hidrógeno a partir de energías renovables ha sido intermitente. Dentro del amplio abanico de las energías renovables la posibilidad de usar la radiación solar para disociar el agua, almacenando la energía luminosa en forma de energía química, es una de las más atractivas. Sin embargo, los fotocatalizadores investigados hasta el momento presentan eficiencias bajas, lo que limita la implantación de este tipo de tecnologías.
En este Trabajo Fin de Máster se propone investigar dos trisulfuros, TiS3 y NbS3, como fotoánodos en celdas fotoelectroquímicas. Hasta la fecha el TiS3 ha mostrado propiedades adecuadas para ser usado como fotoánodo en la producción fotoelectrolítica de hidrógeno. No obstante, presenta también ciertos problemas de estabilidad en soluciones acuosas alcalinas. Por ello se propone investigar el efecto del electrolito con el fin de estabilizarlo. Los resultados se compararán con los obtenidos utilizando NbS3, material cuya capacidad para generar hidrógeno por fotoelectrocatálisis ha sido menos investigada.
El Trabajo Fin de Máster consistirá en la síntesis de los dos trisulfuros metálicos, TiS3 y NbS3, su caracterización morfológica, composicional y estructural, el estudio de sus propiedades ópticas y sus características como fotoelectrodos (curvas I-V y potencial de banda plana) en distintos electrolitos para, por último, determinar mediante espectrometría de masas su capacidad para fotodisociar el agua en hidrógeno y oxígeno.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física o Química

Facultad de Ciencias 1 propuesta

Medida de la resistencia eléctrica a bajas temperaturas en microestructuras de diamante dopado con boro Experimental

Tutor/a principal: Nuria Gordillo García
Segundo/a tutor/a: Miguel Angel Ramos Ruiz
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Facultad de Ciencias — Francisco Tomas y Valiente, 7 (Universidad Autónoma de Madrid) (Cantoblanco, Madrid)
Descripción: El objetivo del trabajo es la puesta a punto experimental y la realización de medidas de la resistencia eléctrica en un criostato de helio líquido, para distintas microestructuras de diamante dopado con boro. En particular, se probará a medir distintas franjas de decenas de micras de boro implantado en muestras de diamante mediante de irradiación de iones a unos 10 MeV en el acelerador del CMAM en la UAM.

En microcristales sintéticos de diamante se ha observado que, para dosis moderadas de boro, el diamante aislante se hace semiconductor. Y más recientemente que, a dosis aún mayores de boro, el material se hace superconductor con temperaturas críticas alrededor de 4 K. No obstante, aún nadie ha conseguido observar este efecto fabricando microestructuras sobre monocristales de diamante puro mediante irradiación controlada de iones de boro. Ese es el objetivo de este trabajo.
Perfil del/la estudiante: física o ingeniería de matariales

Facultad de Ciencias. Departamento de Física de Materiales, M4 1 propuesta

Simulación de procesos de absorción/desorción de hidrógeno en metales. Experimental

Tutor/a principal: José Francisco Fernández Ríos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Facultad de Ciencias. Departamento de Física de Materiales, M4 — Avda Francisco Tomas y Valiente (Madrid)
Descripción: El trabajo propuesto se inscribe dentro del campo del hidrógeno como combustible limpio y eficiente. Dada la complicada situación actual, y en previsión de dificultades para realizar el TFM en condiciones de normalidad, se propone la realización de simulaciones de procesos de absorción/desorción de H2 en metales. Las simulaciones se realizarán mediante un programa que resuelve las ecuaciones matemáticas necesarias mediante elementos finitos y en el que se pueden acoplar diversos procesos físicos tales como difusión de H2 en un metal, transporte de calor, propagación de la luz, etc. Los dos problemas que se abordarán serán:
a) Simulación de un reactor de hidruros metálicos. Estos sistemas son un medio compacto para disponer de un gran volumen de H2 en un volumen reducido. El estudio de la absorción/desorción de H2 en uno de estos sistemas precisa tener en cuenta la termodinámica y la cinética del material así como los procesos de absorción/disipación de calor durante la reacción.
b) Simulación del proceso de absorción/desorción de H2 de una lámina delgada de un metal a partir de los cambios de transmitancia o reflectancia óptica del material cuando este pasa de metal a hidruro y viceversa. Para algunos materiales como el Mg esta transformación coresponde al paso de metal (Mg) a aislante (MgH2) por los que los efectos ópticos son particularmente intensos.
Si fuera posible el TFM, se completaría con medidas experimentales de cada uno de los casos abordados a fin de evaluar la calidad de las simulaciones.

GEOTHERMAL ENERGY 1 propuesta

Proyecto integración de energías renovables en sistemas industriales o agrónomos Experimental

Tutor/a principal: Elias Garcia · GEOTHERMAL ENERGY S.L
Segundo/a tutor/a: Alvaro Martin Arevalo · GEOTER
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: GEOTHERMAL ENERGY — C/LANZAROTE 13 1ºA (SAN SEBASTIAN DE LOS REYES)
Descripción: El objetivo de este proyecto es la realización de un proyecto real que permita
estudiar las diferentes posibilidades de interacción de energías renovables entre
posibles fuentes de generación térmica así como su control digital y remoto para
gestionar y monitorizar los consumos de generación térmica, con especial atención a
las instalaciones de climatización mediante energías renovables, en especial la
geotermia y todos aquellos elementos que permitan una instalación autónoma y
autosostenible.

Objetivo “Sala técnica del futuro”: Desarrollo de un proyecto real sobre la base de
una vivienda autosostenible energéticamente en cuanto a producción energética.
Combinación de diferentes elementos de producción térmica y eléctrica.

Estudio de las posibilidad de interrelación entre los diferente elementos de
producción y los consumidores que conforman instalaciones industrailes o
agrónomas y que pueden ser controlados de forma autónoma.
Análisis de demandas y cargas. Dimensionamiento y planteamiento de sistema de
generación energético.

Sistema de control

Sistemas de gestión remota de los elementos de la instalación para intervención
sobre parámetros de funcionamiento, accionamiento remoto de consumidores,
conocimiento de estado de instalación y actuación en caso de averías.
Control de la evolución de los rendimientos y consumos de los distintos sistemas
productores para el análisis a lo largo de su vida útil.

Grupo Mire-Dpto. de Fisica de Materiales (Facultad de Ciencias-UAM)/Grupo FINDER.Instituto de micro y nanoelectrónica (CSIC) 1 propuesta

Propiedades termoeléctricas de películas ultrafinas de pirita Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Grupo Mire-Dpto. de Fisica de Materiales (Facultad de Ciencias-UAM)/Grupo FINDER.Instituto de micro y nanoelectrónica (CSIC) — Tomas y Valiente 7; Parque empresarial de Tres Cantos (Madrid)
Descripción: Actualmente, las tecnologías de producción y conversión de energía liberan cantidades ingentes de calor residual lo que redunda en una disminución de la eficiencia. Los dispositivos termoeléctricos ofrecen una gran oportunidad de aprovechar esa cantidad enorme de calor ya que convierten directamente el calor en energía eléctrica de una manera sostenible, en silencio y sin emitir residuos.. En este contexto, la pirita (FeS2) ofrece grandes alternativas al estar formada por dos elementos sostenibles y abundante.. Sin embargo, su eficiencia es relativamente baja debido a su elevada resistividad y conductividad térmica. La síntesis de pirita en forma de película delgada nanoestructurada es una vía para aumentar esas eficiencias. Así, el principal objetivo del este TFM es que el/la estudiante explore, a nivel fundametal, la síntesis y caracterización de películas ultradelgadas (<50 nm) nanoestructuradas de pirita con el objetivo de aumentar su eficiencia termoeléctrica. Así, el/la estudiante sintetizará películas delgadas de FeS2 mediante diferentes rutas (reacción sólido-gas mediante la evaporación de películas de Fe y su posterior sulfuración, evaporación directa de polvo de pirita...). Posteriormente el/la estudiante caracterizará las películas mediante diferentes técnicas: difracción de rayos X (caracterización estructural), microscopía electrónica FEG y espectroscopía Raman (caracterización morfológica y composicional). Posteriormente investigará la influencia de la temperatura en propiedades termoeléctricas obteniendo el coeficiente termoeléctrico, resistividad, movilidad y conductividad térmica. El/La estudiante realizará la síntesis y la caracterización en el laboratorio MIRE del Dpto. de Física de Materiales (UAM) y en el grupo FINDER del IMN del (CSIC-Tres Cantos), respectivamente.
Perfil del/la estudiante: Preferentemente graduado en física o en química

Iberdrola 1 propuesta

Almacenamiento e hibridación de tecnologías Experimental

Tutor/a principal: Elena Ferrandez Gonzalez · Iberdrola
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Iberdrola — Calle Tomas Redondo 1 (Madrid)
Descripción: HIBRIDACIÓN:
• Identificación de oportunidades concretas de hibridación dentro del portfolio de activos operativos de Iberdrola.
• Recopilación datos históricos de producción de energía de las centrales operativas
• Adecuación de los datos existentes para su posterior análisis
• Análisis de los datos de producción de centrales existentes para buscar patrones de comportamiento pasados y desarrollar predicciones de comportamiento de las instalaciones a futuro
• Desarrollo y aplicación de modelos de negocio de hibridación en las áreas de interés para el Negocio de Renovables en base al análisis de datos realizado anteriormente para identificar nuevos productos y servicios dentro del Negocio de Energía Renovables.
• Análisis técnico, económico, de mercado y estratégico de las oportunidades identificadas.
• Soporte en la preparación de documentación relativa a la toma de decisión de los proyectos originados en el equipo.

ALMACENAMIENTO:
• Vigilancia tecnológica de las distintas tecnologías de almacenamiento energético
• Experiencia operativa de sistemas de almacenamiento: análisis de los datos de operación de las instalaciones operativas de baterías de Iberdrola Renovables
• Análisis técnico, económico, de mercado y estratégico de las oportunidades de almacenamiento identificadas dentro del portfolio de Iberdrola Renovables.
• Soporte en la preparación de documentación relativa a la toma de decisión de los proyectos originados en el equipo

Insitut Universitari de Material Avançats, Universitat Jaume I 1 propuesta

Propiedades dinámica de las perovskitas de haluro metálico Experimental

Tutor/a principal: Juan Bisquert · Insitut Universitari de Material Avançats, Universitat Jaume I
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Insitut Universitari de Material Avançats, Universitat Jaume I — Avinguda de Vicente Sos Banyat, s/n (Castelló)
Descripción: Las perovskitas de haluro metálico han formado en los últimos diez años una revolución en el campo de materiales para energía fotovoltaica, por su alto rendimiento (25%) en materiales que se prepararan por rutas químicas. Sin embargo, las perovskitas muestran una conducción iónica que altera significativamente las propiedades del semiconductor. Proponemos un estudio de las funciones de respuesta de dispositivos de perovskitas mediante espectroscopia de impedancia. Nuestro objetivo será dar una caracterización teórica y empírica de la respuesta de estos dispositivos, particularmente en la parte de baja frecuencia, que corresponde con largos tiempos de operación. Queremos entender y dominar los comportamientos exóticos de la perovskita, incluyendo los fenómenos de capacidad negativa.
Metodología: Trabajo ya asignado a Héctor Cruañes
Perfil del/la estudiante: Héctor Cruañes

Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción, IETCC-CSIC 1 propuesta

Estudio de nuevas vías notermicas en obtención de H2 en hidruros complejos y sistemas hidruro-líquido iónico Experimental

Tutor/a principal: Roman Nevshupa · UAM
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción, IETCC-CSIC — C/Serrano Galvache 4 (Madrid)
Descripción: Entre los hidruros complejos, el borohidruro de sodio es un compuesto que almacena ingentes cantidades de hidrógeno (10,8% en peso) lo que hace muy atractivo como compuesto acumulador/generador de hidrógeno. Sin embargo, su alta estabilidad hace que se necesiten temperaturas superiores a 500ºC para liberar hidrógeno a través de su descomposición en NaH, B y H2. Por otra parte, su hidrólisis libera inicialmente grandes cantidades de hidrógeno a través de una fuerte reacción exoterma pero la formación de óxidos (NaBO2) pasiva la superficie ralentizando la reacción de descomposición. Como consecuencia, una gran parte de la investigación sobre este compuesto está focalizado en resolver ambas situaciones. Esto estimula la búsqueda de nuevas vias para la obtención de H2, como p.e. mecano- y triboquímica.
Los estudios previos han demostrado que gran parte de H2 puede ser extraído sometiendo hidruro complejo a deformación mecánica en vacío a temperatura ambiente. Sin embargo, los caminos reaccionales de estos procesos son muy poco estudiados. Además, diferentes hidruros demuestran el comportamiento triboquímico muy diferente. Los trabajos se centrarán en el estudio de triboemisión de H2 en NaBH4 y el sistema de etane-diaminoborane/líquido iónico utilizando las técnicas de espectrometría de masas y caracterización de superficie (Raman, FTIR, XRD, etc.).
Perfil del/la estudiante: Licenciado en química, física o ingenieria de materiales

Instituto IMDEA Energía 3 propuestas

Conversión de energia solar a combustibles a través de celdas fotoelectroquímicas compuestas por materiales híbridos multifuncionales. Experimental

Tutor/a principal: Mariam Barawi Moran · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Marta Liras Torrente · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: Durante el desarrollo del TFM se diseñarán y caracterizaran fotoelectrodos híbridos a partir de polímeros conjugados porosos y semiconductores inorgánicos. Se prepararán láminas delgadas a partir de estos materiales para el estudio de sus propiedades ópticas, electroquímicas y fotoelectroquímicas con el objetivo final de llevar a cabo reacciones de producción de hidrógeno y/o reducción de CO2 en celda fotoelectroquímica.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química o grado en Física

Síntesis de polímeros redox y su aplicación en baterías avanzadas Experimental

Tutor/a principal: rebeca marcilla · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: nagaraj patil · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (MOSTOLES)
Descripción: The quest to build safe, low-cost, sustainable, and large-scale electrochemical energy storage devices such as stationary / flow batteries feeds an ever-growing interest in pursuit of novel redox-active polymers (RAPs). To this end, numerous RAPs have been developed and effectively used as electrode materials in rechargeable batteries, of which, conjugated carboxylate-, imide- and quinone-based RAPs are particularly interesting. Recently, bioinspired polymers bearing quinones, catechols, phenazines, pteridine, etc. redox centres are gathering increasing interest due to their ultra-robust energy storage features including, high specific capacity, fast kinetics and tunable redox potentials.
In this context, through this project we aim to:
(1) Synthesize various vinyl monomers bearing pendant redox groups (quinone, catechol, etc.) and carry out their radical polymerization.
(2) Physico–chemical and electrochemical characterization of polymers using relevant analytical techniques.
(3) The synthesized polymers will be adapted either as positive or negative electrode materials to test in various battery configurations (Li / Zn+2/ Al+3-ion, all-polymer and flow batteries).
In the frame of different National and European projects, our unit at IMDEA ENERGÍA is consolidating research line in organic batteries, and constantly looking for students interested in organic synthesis and energy storage. As the outcome of this training, the student will get opportunity to learn about synthesis, characterization techniques, basics of electrochemistry, and batteryfabrication and testing.
Metodología: horario de mañana o de tarde a concretar con el alumno o alumna
Perfil del/la estudiante: Chemists, chemical engineers, Students with the interest in organic synthesis and electrochemistry would be ideal, but not mandatory.

Estudio de Compuestos Redox para la mejora del Comportamiento de Baterías de Flujo de Vanadio Experimental

Tutor/a principal: Enrique García-Quismondo Hernáiz · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Jesús Palma del Val · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: En este trabajo se propone abordar el uso de compuestos redox basados en estructuras poliméricas con propiedades electroquímicas para aumentar la capacidad de los electrolitos de las baterías de flujo de vanadio. Específicamente, se llevarán a cabo medidas electroquímicas y ensayos sobre prototipos de baterías de laboratorio que permitan evaluar el concepto.

El trabajo se llevará a cabo en colaboración con un estudiante de doctorado y en el marco de un proyecto del ministerio en el que participan empresas de ámbito energético.
Metodología: Empezaría los trabajos lo antes posible. Se requiere que el trabajo experimental quede completado durante los 6 meses siguientes a la incorporación, salvo causa mayor justificada.

Instituto IMDEA Nanociencia 2 propuestas

Preparación y estudio de células solares basadas en perovskita 2D/3D:Desarrollo de nuevas metodologías para el incremento de eficiencia y estabilidad Experimental

Tutor/a principal: Inés García Benito · Instituto IMDEA Nanociencia
Segundo/a tutor/a: Nazario Martín León
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Nanociencia — Campus Universitario Cantoblanco, Calle Faraday,9 (Cantoblanco, Madrid)
Descripción: El incremento del coste de los combustibles fósiles y los problemas medioambientales derivados de su explotación, hace inminente la necesidad de desarrollar e instaurar el uso de las energías renovables para abastecer nuestras necesidades energéticas. En particular, la investigación en dispositivos de aprovechamiento de la energía solar ha experimentado un prometedor avance con la utilización de la perovskita como material encargo de la absorción de la luz, permitiendo alcanzar células solares de alta eficiencia y estabilidad.[1,2] El Grupo de Materiales Moleculares Orgánicos liderado por Nazario Martín, grupo de referencia en el área de investigación en la que se enmarca esta propuesta, posee en IMDEA-Nanociencia un centro de síntesis de materiales y preparación de dispositivos fotovoltaicos. La extensa experiencia en diseño y síntesis de compuestos orgánicos con propiedades deseadas, ha supuesto una fuente de invocación para la preparación de dispositivos más eficientes y estables en condiciones ambientales. [3,4] Para este proyecto, se propone el estudio y preparación de las células solares más prometedoras en la actualidad científica, las basadas en perovskita 2D/3D. En concreto se incorporarán diferentes modificaciones en la estructura del dispositivo, así como en la composición de la componente 2D para una mejora en su funcionamiento. El interesado en participar en este proyecto, recibirá formación en los últimos avances llevados a cabo en la investigación fotovoltaica, desarrollando dispositivos solares con posibilidad de modificación química y estructural con el fin de mejorar su eficiencia y estabilidad para asegurar su posterior aplicación.
Metodología: 1. R. Wang, et al, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808843; 2. J. Y. Kim, Chem. Rev. 2020, 120, 15, 7867–7918; 3. I. García-Benito, N. Martín, et al, Angew.Chem.Int. Ed. 2016, 55,6270 –6274; 4. I. García-Benito, N. Martín, et al, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1801734
Perfil del/la estudiante: Se precisan los conocimientos de grado en Química/Ingeniería Química/Física, con interés por el estudio de nuevos materiales y su aplicación en la preparación de dispositivos fotovoltaicos. Es importante la capacidad de innovación, trabajo en equipo, dedicación y la disposición para el aprendizaje de diferentes técnicas de medida y caracterización.

Diseño de esquemas racionales para catalizadores de combustible solar abundantes Experimental

Tutor/a principal: Dooshaye Moonshiram · Instituto IMDEA Nanociencia
Segundo/a tutor/a: Dooshaye Moonshiram · Instituto IMDEA Nanociencia
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Nanociencia — Campus Universitario Cantoblanco, Calle Faraday,9 (Madrid)
Descripción: Reemplazar los combustibles fósiles con fuentes de energía limpias y renovables es uno de los campos de investigación más prometedores que pueden proporcionar una solución a la crisis energética global del siglo actual. La perspectiva de utilizar hidrógeno como combustible ha motivado el descubrimiento y desarrollo de catalizadores que imitan la fotosíntesis artificial. Hoy en día, existe una gran actividad investigadora para sintetizar estos catalizadores, conocidos como catalizadores fotosintéticos artificiales. A pesar de los grandes esfuerzos para lograr la caracterización de estos catalizadores, existe una apremiante necesidad de correlacionar su estructura con su estabilidad y rendimiento.

En este trabajo de Master tiene como objetivos:
1) familiarizarse con los catalíticos actuales para realizar la fotosíntesis artificial,
2) estar en un entorno profesional de investigación,
3) caracterización de moléculas catalíticas utilizando herramientas espectroscópicas avanzadas, como por ejemplo la absorción y emisión de rayos X (XAS y XES), resonancia paramagnetica electrónica (EPR), y espectroscopia Raman,
4) también se aprenderá a utilizar programas de química cuántica para calcular espectros de absorción y compararlos con los obtenidos experimentalmente.

Dependiendo el progreso del estudiante, éste participará en los experimentos de caracterización en sincrotrones financiados por Calipso PLUS en los centros europeos y también se puede aprender a hacer cálculos teóricos para interpretar las medidas experimentales.
Perfil del/la estudiante: Algunos conocimientos en Química Física o Espectroscopia

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) 6 propuestas

Desarrollo de catalizadores basados en níquel soportado sobre óxidos reducibles para la producción de gas de síntesis por reformado de metano con oxíg Experimental

Tutor/a principal: Consuelo Alvarez Galván · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Belén Bachiller Baeza · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El objetivo de este Trabajo de Fin de Máster es desarrollar catalizadores estables y activos basados en níquel (o níquel con una pequeña proporción de un metal noble) soportados sobre óxidos reducibles, para la producción de gas de síntesis por reformado de metano con oxígeno y dióxido de carbono. De esta forma podrían valorizarse corrientes de biogás (compuesto fundamentalmente por metano y dióxido de carbono), en compuestos químicos y combustibles, transformando el gas de síntesis obtenido a través de procesos posteriores como la síntesis de metanol o la síntesis Fischer-Tropsch.
Tal como se ha descrito en la literatura, la movilidad del oxígeno del soporte catalítico podría promover la gasificación de los depósitos de carbón, que son una de las causas más importantes de desactivación. Esta propiedad se puede modular a través de la proporción de vacantes de oxígeno del soporte, que puede ser optimizada dopando esta fase con elementos de menor estado de oxidación.
Los objetivos parciales del TFM se centrarán en determinar: proporción de vacantes de oxígeno, tamaño de partícula metálica y relación Ni-metal noble óptimas. El trabajo de investigación abordará la preparación de catalizadores por métodos como la impregnación o microemulsión, caracterización por diversas técnicas como determinación de propiedades redox (por reducción a temperatura programada y desorción a temperatura programada de O2) y tests de actividad catalítica.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería Química

Desarrollo de catalizadores basados en compuestos intermetálicos PdZn para la síntesis de metanol Experimental

Tutor/a principal: Rufino Manuel Navarro Yerga · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Los procesos de transformación de gas de síntesis renovable (H2+CO/CO2) en productos químicos y combustibles (como el metanol) son procesos de indudable importancia tecnológica para el aprovechamiento de los recursos renovables. En el trabajo fin de máster que se propone se estudiara el desarrollo de nuevos catalizadores basados en compuestos intermetálicos de PdZn soportados para la síntesis de metanol a partir de gas de síntesis renovable. Se tratará de mejorar la actividad y estabilidad de los catalizadores convencionales basados en Cu-ZnO.
Los objetivos específicos de las actividades a realizar en el TFM incluirán: (1) preparación de los catalizadores de síntesis de metanol en los que se estudiará la variación del método de preparación y la relación Pd/Zn sobre las características de los catalizadores (2) caracterización fisicoquímica detallada de los diferentes catalizadores preparados mediante XRD, TPR, SEM, XPS y, (3) determinación de la actividad a nivel de laboratorio de los catalizadores preparados en la reacción de síntesis de metanol.
El TFM ofrecerá al alumno una formación que le permitirá tener capacitación para abordar tareas y actividades en laboratorios de investigación y calidad relacionados con la catálisis heterogénea.

Desarrollo de nuevos nanocomposites para dispositivos electroquímicos de conversión y almacenamiento de energía Experimental

Tutor/a principal: María Victoria Martínez Huerta · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jesús Cebollada Borao
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Campus Cantoblanco)
Descripción: El principal objetivo de este trabajo de investigación será el estudio de nuevos materiales compuestos o nanocomposites basados en materiales de carbón y metales no nobles para las reacciones electroquímicas involucradas en dispositivos electroquímicos que utilizan el hidrógeno como vector energético (pilas de combustible y electrolizadores). Se prepararán composites con distintos contenidos de heteroátomos y/o metales de transición que serán optimizados en función de los resultados obtenidos en la caracterización electroquímica. Se utilizarán diferentes técnicas de caracterización que permitan evaluar las propiedades físicoquímicas de los catalizadores, como pueden ser la difracción de rayos X (XRD), la microscopía electrónica de barrido (SEM) y transmisión (TEM), la espectroscopia Raman y la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). La caracterización electroquímica se llevará a cabo utilizando una celda de tres electrodos con un electrodo rotatorio de disco-anillo para el estudio, principalmente, de las reacciones de reducción de oxígeno (ORR) y evolución de oxígeno (OER).

Es un trabajo de investigación altamente presencial, pero en caso de que sea necesario el confinamiento domiliciario por las condiciones sanitarias, se buscarían alternativas para poder realizar algún estudio bibliográfico de una parte del proyecto.
Metodología: Puede empezar este primer trimestre
Perfil del/la estudiante: Graduado en Ingeniería química o Química

Caracterización de electrocatalizadores Fe/N/C para la ORR Experimental

Tutor/a principal: Sergio Rojas · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Alavaro García
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Trabajo experimental relacionado con el área de electrocatalizadores sin metales nobles para pilas de combustible de membrana polimérica el candidato se familiarizará con la síntesis de catalizadores y la medida de su actividad electroquímica en las reacciones de reducción de oxígeno mediante técnicas electroquímicas. Además, se familiarizará con las técnicas habituales de caracterización de estos materiales, fundamentalmente XPS, TEM/EDX, XRD, BET y medidas de cuantificación del número de centros activos basadas en quimisorción de gases como el CO y el NO.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química, ingeniería química o similar

Síntesis directa de olefinas a partir de gas de síntesis proveniente de biomasa Experimental

Tutor/a principal: Sergio Rojas · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Sergio Liuzzi
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: La síntesis de olefinas ligeras a partir del gas de síntesis proveniente de la biomasa es un tema de gran interés en el sector industrial El candidato se familiarizará con la síntesis de catalizadores para la transformación de gas de síntesis con un alto contenido en CO2 en olefinas bien a partir del proceso Fischer Tropsch o bien mediante la producción de metanol/etanol en el mismo reactor. El candidato se familiarizará con la síntesis de catalizadores, su caracterización fisicoquímica (XRD, BET, TEM...) y la medida de actividad catalítica en reactores de lecho fijo.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química, ingeniería química o similar

Síntesis directa de olefinas a partir de gas de síntesis de biomasa/Análisis tecno-económico de la producción de biocombustibles mediante BtL Experimental

Tutor/a principal: Sergio Rojas · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: - Investigación bibliográfica de los biocombustibles y procesos de obtención

- Análisis tecno-económico de distintos procesos

- Preparación de catalizadores por la técnica de impregnación a humedad incipiente

- Análisis de los catalizadores preparados con distintas técnicas de caracterización, como: reducción a temperatura programada (TPR), isotermas de adsorción-desorción de N2, difracción de rayos X (DRX), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS)

- Medida de actividad catalítica de los catalizadores preparados en reactor tubular de lecho fijo, previo acondicionado de las muestras de catalizadores

- Análisis de los datos de actividad obtenidos con cromatografía de gases

Competencias genéricas: Procesos químicos - Ingeniería de las reacciones químicas - Reactores catalíticos - Química analítica - Técnicas analíticas

Competencias específicas: Capacidad de análisis - Escritura de memoria técnica
Perfil del/la estudiante: Graduado en química/ingeniería química

Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) 3 propuestas

Nuevas membranas híbridas orgánico-inorgánicas para Pilas de Combustible (PEMFC) Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Carmen del Río · Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las pilas de combustible de membrana de intercambio aniónico (AEMFC) presentan excelentes cinéticas de reacción y la posibilidad de evitar el uso del Pt como electrocatalizador y permite operar con alcoholes como combustibles. La membrana de intercambio aniónico debe tener suficiente estabilidad química a largo plazo en soluciones de alto pH, suficiente conductividad de grupos hidróxido (> 10 mScm-1) y propiedades mecánicas adecuadas El objetivo de la propuesta se centra en el desarrollo de membranas híbridas orgánico-inorgánico de intercambio aniónico y la evaluación de su estabilidad química. Esta innovadora temática se encuentra en estados de desarrollo bajos, cercanos a la ciencia básica pero cuanta con unos excelentes resultados de aplicación y patentabilidad. La propuesta del TFM estará enmarcada en un proyecto retos del plan nacional ALKANOMEX y la parta experimental se desarrollará principalmente en el Instituto de Cerámica y Vidrio del CSIC, pero también se realizarán tareas en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC).
Metodología: El horario a acordar con los tutores y dependiendo de normativa CSIC por alerta sanitaria.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería Química; Química; Ingeniería de Materiales

Síntesis del conductor protónico BaCe0.8Y0.202.9-delta dopado con halógenos por el método sol-gel Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jadra Triviño Peláez · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las pilas de combustible electrolizadoras que utilizan cerámicas conductoras de protones (SOEC) son tecnologías prometedoras y eficientes para la producción de valiosos productos químicos mediante la promoción de reacciones de hidrogenación/deshidrogenación. Debido a una constante de equilibrio muy alto para la hidratación, el cerato de bario dopado de yttrium, BaCe0.8Y0.2O2.9-δ (BCY20), presenta una de las conductividades de protones más altas a bajas temperaturas entre los óxidos cerámicos conductores de protones conocidos (por ejemplo, ∼10-3 S cm-1 a 400 ºC bajo atmósferas humidificadas, pH2O ∼ 10 x 2 atm). No obstante, BCY20 se descarta comúnmente para este tipo de aplicaciones debido a su escasa estabilidad química frente a los gases ácidos como el CO2 en condiciones típicas de funcionamiento del PCFC. Sin embargo, la estabilidad química puede mejorarse aún más en la incorporación de halógenos, reduciendo la basicidad de la perovskita. Empleando técnicas de sinterización convencionales y polvos, se requieren temperaturas alrededor de 1700 ºC para obtener pastillas cerámicos con suficiente densificación (> 95% de densidad relativa). Los métodos alternativos, como la síntesis de sol-gel, permiten la preparación de este electrolito a menor temperatura (≥700ºC) con mayor reactividad. Este trabajo está enmarcado en un proyecto del Plan Nacional activo. El TFM abarcará la síntesis por sol-gel del material, la caracterización estructural y la caracterización electroquímica del material y evaluación de la eficiencia en la pila de combustible electrolizadora.
Metodología: El horario a acordar con los tutores y dependiendo de normativa CSIC por alerta sanitaria.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería Química; Química; Ingeniería de Materiales

Síntesis a baja temperatura del conudctor protónico BaCe0.8Y0.2O2.9-δ dopado con halógenos sintetizado por el método sol-gel Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jadra Triviño Peláez · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las pilas de combustible electrolizadoras que utilizan cerámicas conductoras de protones (SOEC) son tecnologías prometedoras y eficientes para la producción de valiosos productos químicos mediante la promoción de reacciones de hidrogenación/deshidrogenación. Debido a una constante de equilibrio muy alto para la hidratación, el cerato de bario dopado de yttrium, BaCe0.8Y0.2O2.9-δ (BCY20), presenta una de las conductividades de protones más altas a bajas temperaturas entre los óxidos cerámicos conductores de protones conocidos (por ejemplo, ∼10-3 S cm-1 a 400 ºC bajo atmósferas humidificadas, pH2O ∼ 10 x 2 atm). No obstante, BCY20 se descarta comúnmente para este tipo de aplicaciones debido a su escasa estabilidad química frente a los gases ácidos como el CO2 en condiciones típicas de funcionamiento del PCFC. Sin embargo, la estabilidad química puede mejorarse aún más en la incorporación de halógenos, reduciendo la basicidad de la perovskita. Empleando técnicas de sinterización convencionales y polvos, se requieren temperaturas alrededor de 1700 ºC para obtener pastillas cerámicos con suficiente densificación (> 95% de densidad relativa). Los métodos alternativos, como la síntesis de sol-gel, permiten la preparación de este electrolito a menor temperatura (≥700ºC) con mayor reactividad. Este trabajo está enmarcado en un proyecto del Plan Nacional activo. El TFM abarcará la síntesis por sol-gel del material, la caracterización estructural y la caracterización electroquímica del material y evaluación de la eficiencia en la pila de combustible electrolizadora.
Metodología: Cambio de temática del TFM asignado a Diego Cusnir
Perfil del/la estudiante: Químico; Ingeniero químico; Ingeniero de Materiales

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) 7 propuestas

Caracterización de la matriz Sol-Gel nano-porosa para optimizar la sensibilidad en respuesta de nuevos nanosensores ópticos. Experimental

Tutor/a principal: David Levy Cohen · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Cantoblanco)
Descripción: Una de las ventajas más importantes del procesamiento sol-gel es la capacidad de controlar las propiedades estructurales de los micro/nanoporos en términos de tamaño, forma y densidad de poros. En nuestro caso, las micro / nano-dimensiones de los poros, así como el número de poros, tienen una influencia importante en la superficie efectiva sobre la cual se confinan moléculas fluorescentes capaces de tener una respuesta óptica a un estimulo externo (sensor). Se pretende optimizar las propiedades estructurales para una mejor respuesta óptica de los nanosensores a desarrollar.
Perfil del/la estudiante: Estudiante de CC. Quimicas

Materiales y dispositivos piezoeléctricos para recuperación de energía y alimentación remota Experimental

Tutor/a principal: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las cerámicas piezoeléctricas son una tecnología madura y ubicua, base de un abanico de dispositivos para un espectro de aplicaciones, tales como detectores, actuadores y sistemas inteligentes. Entre sus nuevas aplicaciones potenciales, destaca la recuperación de energía (energy harversting en inglés). Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica, y se han propuesto, por ejemplo, como alternativa a las baterías en redes de detectores desplegadas en lugares de difícil acceso.

Los materiales piezoeléctricos son también uno de los componentes de los composites magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de elementos piezoeléctricos y magnetostrictivos son transductores magnetoeléctricos, capaces de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, facilitando un concepto alternativo de recuperación de energía. Son también la base de dispositivos de alimentación remota por campos magnéticos para uso en dispositivos electrónicos implantados en el cuerpo humano, como por ejemplo sensores. Estos dispositivos se alimentan actualmente con baterías que requieren operaciones quirúrgicas para su reemplazo. Este problema limita la expansión de la tecnología, clave en la implementación de nuevos conceptos como las redes de sensores para diagnóstico precoz o seguimiento de enfermedades.

Este proyecto está concebido como una iniciación a la investigación en electrocerámicas, en concreto para transducción piezoeléctrica y magnetoeléctrica, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contempla el desarrollo de un nuevo material bajo diseño, incluyendo su síntesis en polvo, su procesado cerámico, así como su caracterización estructural y microestructural, y de sus propiedades orientada a su aplicación en recuperación de energía.
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado tanto para químicos, como para físicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante

Electrolitos para supercondensadores de alta energía Experimental

Tutor/a principal: Francisco del Monte Muñoz de la Peña · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Marisa Ferrer Pla · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El objetivo del trabajo es mejorar la densidad de energía en dispositivos de almacenamiento de energía tipo supercondensadores. Nuestro grupo tiene varios temas abiertos para intentar solventar ese problema:
1. Por un lado, estamos trabajando en electrolitos tipo WIS. Las actividades en este tema serían la preparación de mezclas líquidas binarias y ternarias en las que el primer componente será una sal fundida, un líquido iónicos o una mezcla eutéctica, el segundo componente será agua, y el tercero otro disolvente a estudiar. Se medirá la viscosidad, densidad y velocidad de sonido de las mezclas. También se estudiarán por espectroscopía de Brillouin y de RMN. Finalmente, se estudiarán sus propiedades electroquímicas.
2. En segundo lugar, también trabajamos con electrolitos sólidos tipo hidrogel. En este caso, las tareas consistirían en la preparación de hidrogeles a partir de mezclas líquidas binarias y ternarias en las que el primer componente será una sal fundida, un líquido iónicos o una mezcla eutéctica, el segundo componente será agua, y el tercero otro compuesto que prueba la gelificación. Se estudiará su procesado en forma de lámina y y sus propiedades electroquímicas.
3. Finalmente, queremos desarrollar electrolitos tipo redox tanto líquidos como sólidos. Para ello, se seguira el procedimiento descrito en los puntos 1 y 2 pero utilizando moléculas/hidrogeles que presenten propiedades redox.
Perfil del/la estudiante: Químico, Ingeniero Químico

Preparación y caracterización de láminas delgadas termoeléctricas basadas en CrN Experimental

Tutor/a principal: Carlos Prieto de Castro · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jorge Sánchez Marcos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El trabajo consistirá en la preparación de materiales termoeléctricos en forma de lámina delgada del tipo Cr1-xMxN) por técnicas de sputtering. La caracterización completa de sus propiedades eléctricas y termoeléctricas (conductividad eléctrica, efecto Hall y efecto Seebeck) será realizada en un rango de temperaturas (T>RT) para determinar sus características y figura de mérito.

El interés de este material termoeléctrico como lámina delgada reside en la sencillez de preparación y en la posibilidad de seleccionar el tipo de conducción (electrones o huecos), lo que puede permitir la fabricación de módulos termoeléctricos para recuperación de energía desperdiciada.

Para llevar a cabo este trabajo, se desarrollarán las siguientes actividades:
- Aprendizaje de tecnología de vacío (generación, medida y mantenimiento).
- Preparación de recubrimientos mediante sputtering DC reactivo.
- Caracterización de las láminas obtenidas mediante difracción de rayos X (y ocasionalmente mediante EDX o RBS).
- Medida de la conductividad a temperatura ambiente con método de van der Pauw y del efecto Hall para determinar la naturaleza, densidad y la movilidad de los portadores de carga.
- Medida de efecto Seebeck, de la conductividad eléctrica y de la conductividad térmica en función de la temperatura (intervalo 300 – 400 K).
- Redacción de informes, exposición de resultados y debate con miembros del grupo de trabajo.
Perfil del/la estudiante: Preferentemente graduado en Física, con interés en los aspectos experimentales de la investigación y en la física de estado sólido

Propepiades termoelectricas de dispositivos bidimensionales dibujados en papel Experimental

Tutor/a principal: Riccardo Frisenda
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Handwriting and/or drawing on a piece of paper with a pencil has become a routine daily task for thousands of millions of people around the world due to their mass production that led to ubiquity and reduced cost. These common household items have recently jumped out of the writing/drawing realm and have been employed to fabricate electronic devices. This has been motivated by the extremely low cost of paper substrates (paper ∼0.1 €m-2), its biodegradability and its potential to allow the fabrication of flexible and even foldable electronic devices.
The rough, fiber-based structure of paper, however, is a limitation in the fabrication of devices using conventional lithographic techniques developed to fabricate devices on silicon wafers by the semiconductor industry. Interestingly, the rough texture of paper allows for an unconventional deposition of films of van der Waals layered materials (such as graphite or molybdenite), simply by mechanical rubbing the material (in powder or crystalline form) on paper. The produced films show excellent optical and electrical properties.
In this project we aim to fabricate a plethora of thermoelectric devices based on different van der Waals materials that share the same layered structure.

Preparación de perovskitas alternativas para células solares Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: EMPRESA: INSTITUTO DE CIENCIA DE MATERIALES DE MADRID (ICMM), CSIC
TITULO: Preparación de perovskitas alternativas para células solares
RESUMEN: Uno de los principales desafíos a los que se enfrenta la sociedad actual es la búsqueda de una fuente de energía segura, sostenible y limpia que, por un lado, permita el continuo desarrollo de nuestro modelo de sociedad y que, por otro lado, sea respetuosa con el medio ambiente evitando alteraciones irreversibles del entorno natural. La fotovoltaica es considerada como aquella con el mayor potencial de desarrollo debido al carácter inagotable y gratuito de la materia prima, el sol, y el nulo impacto sobre el medio natural. Recientemente, y fruto de la investigación en este campo en los últimos 25 años, se han investigado células solares de bajo coste con eficiencias comparables a las de silicio, son las células solares basadas en perovskitas. El Trabajo Fin de Máster consistirá en la preparación de uno de los materiales de partida necesarios para la preparación de perovskitas alternativas las cuales poseerán propiedades optoelectrónicas innovadoras que podrán dar lugar a fabricar dispositivos solares eficientes y estables con nula toxicidad.
CONTACTO: Eva M. García Frutos, emgfrutos@icmm.csic.es
OBSERVACIONES: https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/members/permanent-staff/eva-maria-garcia-frutos/
Perfil del/la estudiante: Quimico-Ingeniero

Preparación de semiconductores orgánicos poliméricos para células fotovoltaicas Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: TITULO: Preparación de semiconductores orgánicos poliméricos para células fotovoltaicas
RESUMEN: Uno de los principales desafíos a los que se enfrenta la sociedad actual es la búsqueda de una fuente de energía segura, sostenible y limpia que, por un lado, permita el continuo desarrollo de nuestro modelo de sociedad y que, por otro lado, sea respetuosa con el medio ambiente evitando alteraciones irreversibles del entorno natural. La fotovoltaica es considerada como aquella con el mayor potencial de desarrollo debido al carácter inagotable y gratuito de la materia prima, el sol, y el nulo impacto sobre el medio natural. El Trabajo Fin de Máster consistirá en la preparación de diferentes semiconductores orgánicos poliméricos para su futura aplicación en células solares como capa activa. El plan de trabajo contiene tanto aspectos preparativos de síntesis como de caracterización físico-química de los materiales preparados. Se efectuaran estudios de sus propiedades fotofísicas (absorción y emisión), estructurales, electroquímicas , eléctricas así como estudios temogravimétricos mediante análisis térmico de la muestra. Estos estudios que se lleven a cabo servirán para la futura aplicación en células solares orgánicas de estos materiales.

CONTACTO: Eva M. García Frutos, emgfrutos@icmm.csic.es
OBSERVACIONES: https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/members/permanent-staff/eva-maria-garcia-frutos/
Perfil del/la estudiante: Quimico-Ingeniero

Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) 1 propuesta

Modificación de las propiedades fisico-químicas superficiales mediante irradiación con nanotrazas iónicas de alta energía Experimental

Tutor/a principal: José Olivares Villegas
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Madrid)
Descripción: Los iones pesados de alta energía disponibles en el CMAM (hasta unos 45 MeV) permiten generar en la mayoría de los materiales diversos patrones de procesado causado por la elevada densidad de energía (varios keV/nm) depositada por los iones a lo largo de sus trazas de propagación, que genera desde defectos puntuales hasta amorfización selectiva caracterizado el material irradiado por tener nuevas propiedades ópticas.
El patrón de procesado con iones se puede “sintonizar” desde las nanotrazas amorfas (diámetro de pocos nm y longitud micrométrica) hasta capas homogéneamente dañadas de grosor micrométrico. Adicionalmente, el haz de iones macroscopico se puede focalizar a tamaños micrómetricos con instrumental adecuado disponible en el CMAM o en fase de desarrollo.
Se estudia la aplicación del conocimiento previo y el desarrollo instrumental pertinente de control de energía y forma del haz de iones para materiales de interés en el area de energía de fusión.
Asímismo, se propone estudiar los cambios en los coeficientes de absorción y difusión de hidrógeno que eventualmente sirvan para optimizar materiales candidatos a almacenamiento y manipulación de hidrógeno.

Se trabajará en el CMAM (www.cmam.uam.es) con las técnicas de:
- Irradiación con iones de alta energía; implica el trabajar con equipos de vacio y alto vacío; electronica de deteccion avanzada.
- Caracterización estructural del daño inducido con técnica de Rutherford Backscattering (RBS)
- Caracterización óptica in-situ y ex-situ de las transformaciones inducidas; utilizando equipos de óptica avanzada
Perfil del/la estudiante: Físico o Ingeniero

Unidad de Sistemas Solares de Concentración - Solar Concentrating Systems Unit 1 propuesta

RECUBRIMIENTOS ANTIRREFLECTANTES SOBRE VENTANAS DE CUARZO: preparación, caracterización y evaluación termodinámica en simulador solar. Experimental

Tutor/a principal: Gema San Vicente Domingo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Antonio Ávila Marin · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Unidad de Sistemas Solares de Concentración - Solar Concentrating Systems Unit — Avda. Complutense 40 (Madrid (SPAIN))
Descripción: La utilización de ventanas de cuarzo en los receptores volumétricos y de cavidad de los sistemas solares de receptor central (centrales de torre) reduce las pérdidas térmicas pero aumenta las pérdidas ópticas por reflexión. La aplicación de recubrimientos antirreflectantes (AR) en estas ventanas de cuarzo minimizará estas pérdidas y aumentará la eficiencia del sistema. Los recubrimientos AR de estos sistemas tienen que aguantar temperaturas de hasta 650ºC y fenómenos de abrasión de partículas en suspensión. En este trabajo se prepararán recubrimientos AR sobre sustratos de cuarzo mediante técnica sol-gel y se estudiará la resistencia a la abrasión de los mismos. Así mismo se estudiará la posible mejora del comportamiento termodinámico de un receptor volumétrico en presencia de una ventana de cuarzo sin y con el recubrimiento AR en simulador solar.
Perfil del/la estudiante: químico, físico,

UAM · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) · Dpto. de Física de Materiales, · Facultad de Ciencias · GEOTHERMAL ENERGY S.L · GRUPO MIRE- Dpto de Fisica de Materiales -UAM · Instituto IMDEA Energía · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) · Instituto de Ciencias de la Construcción "Eduardo Torroja" · Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) · UAM. FAC. CIENCIAS · Universidad Autónoma de Madrid

Sistema TFM - MECF

Departamento de Física Aplicada 1 propuesta

Efecto del Na sobre células solares de kesterita de ancho gap Experimental

Tutor/a principal: Raquel Caballero Mesa
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: C/Francisco Tomás y Valiente, 7 (Madrid)
Descripción: Las células solares de lámina delgada basadas en la kesterita, Cu2Zn(Sn,Ge)(S,Se)4 , surgieron como alternativa a las basadas en la calcopirita, Cu(In,Ga)Se2 . La kesterita presenta la ventaja de estar constituida por elementos abundantes en la corteza terrestre y de baja toxicidad. Este semiconductor es una opción de bajo coste atractiva debido a su Eg variable, desde 1 eV a 2.25 eV aproximadamente jugando con su composición Se/S y Sn/Ge. Por otro lado, se ha observado el efecto beneficioso de elementos alcalinos en las células solares basadas en kesterita y calcopirita, utilizando diferentes estrategias para ello.
El trabajo consiste en el crecimiento y caracterización de láminas delgadas de Cu2ZnGe(S,Se)4 (CZGSSe) para utilizarlo como absorbente de células solares de ancho gap. Éstas podrían utilizarse como célula superior de un dispositivo tándem o para fabricar dispositivos semitransparentes, aumentando el rango de aplicaciones. Las láminas delgadas de CZGSSe se depositarán sobre dos tipos de sustratos, Mo/vidrio y óxido conductores transparentes (OCT). El estudiante se verá implicado en el proceso de crecimiento de la kesterita en dos etapas: co-evaporación de Cu2ZnGeSe4 seguido de un tratamiento térmico en presencia de S. Con el objetivo de estudiar el efecto del Na sobre las láminas de kesterita y los dispositivos fotovoltaicos finales, una capa delgada de NaF se evaporará justo después del proceso de co-evaporación. Se estudiará la influencia del Na sobre las propiedades composicionales, estructurales, morfológicas y ópticas del absorbente y electrónicas del dispositivo fotovoltaico final.

Tiempo estimado: 250 horas.
Metodología: Tiempo estimado: 250 horas.
Perfil del/la estudiante: Graduado en Física

Departamento de Física de Materiales 1 propuesta

China Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Tomas y Valiente (Madrid)
Descripción: China

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) 14 propuestas

Ensayos de corrosión en materiales para Fusión Experimental

Tutor/a principal: Elisabetta Carella · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Uno de los mayores problemas con los que se encuentran aquellos conceptos que manejan metales líquidos como breeder es la corrosión producida por reacción directa entre la mezcla eutéctica Li-Pb y la superficie del acero que la soporta. La corrosión provoca efectos muy negativos en los aceros de baja activación, entre los que cabe destacar la disolución preferencial de algunos elementos aleantes, la recesión superficial de la zona de agotamiento, la infiltración del metal líquido y la formación de fases intermetálicas en superficie. A nivel macroscópico estos efectos se traducen en la degradación de las propiedades mecánicas por acumulación de daños en la superficie dañada. Los procesos comentados pueden inducir el anclaje de las dislocaciones y modificar parámetros como la velocidad de deformación, la fluencia o la fatiga de forma notoria. Los ensayos estáticos se realizarán en un reactor incluido en un horno que alcanza temperaturas hasta 550ºC. El principal objetivo es resolver aspectos básicos sobre la corrosión, como es el efecto de la química del metal líquido en la corrosión. Para ello se trabajará con composiciones de Pb-Li fundido tanto eutécticas como hipo e hiper eutécticas, y se prestará especial atención al exceso de litio. Tras los ensayos se llevará a cabo una caracterización exhaustiva del material corroído.

Validación de modelo de liberación de gases de fisión del combustible nuclear Experimental

Tutor/a principal: Francisco Feria Márquez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: luis Herranz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (MADRID)
Descripción: El empleo de la energía nuclear de fisión para generar electricidad mediante los reactores nucleares, conlleva estudios de seguridad que requieren de herramientas predictivas fiables que permitan caracterizar el estado del combustible nuclear, tanto durante su irradiación en la central nuclear como durante su almacenamiento posterior. En este sentido, un fenómeno de gran interés es la liberación de los gases de fisión (LGF) producidos durante la vida útil del combustible.

El objetivo de este proyecto es validar un modelo de LGF empleado en un código de comportamiento termo-mecánico de combustible utilizado en la actualidad para licenciamiento (i.e., código FRAPCON-4). Para ello, previamente se requerirá recopilar una base de datos representativa que permita llevar a cabo dicha validación.
Metodología: Cualquier aclaración contactar con Francisco Feria
Perfil del/la estudiante: Ingeniero/Físico

Ingeniero Mecánico Experimental

Tutor/a principal: María Esther Rincón Rincón · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El proyecto formativo propuesto consiste en el diseño mecánico de un componente para un dispositivo de fusión. Las actividades a desarrollar pueden incluir desde el diseño mecánico del componente en un sistema de CAD, hasta el análisis de las tensiones y deformaciones del componente aplicando elementos finitos, pasando por el estudio del proceso de fabricación y montaje, o el análisis de los requisitos de seguridad. Dentro de estas actividades propuestas, el trabajo puede centrarse en aquellas que encajen mejor en el perfil y preferencias del estudiante. La realización de este trabajo permitirá al alumno participar en un proyecto internacional y multidisciplinar de gran complejidad como es ITER, cuyo objetivo es demostrar la factibilidad científica y tecnológica de la fusión nuclear. Asimismo el alumno desarrollará competencias en la metodología y en el uso de las herramientas utilizadas en Ingeniería (CATIA, ANSYS, etc.).

Control de turbulencia en plasmas de fusión nuclear Experimental

Tutor/a principal: Ulises Losada Rodriguez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Carlos Hidalgo Vera · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Ulises Losada, Boudewijn van Milligen y Carlos Hidalgo

El problema básico por resolver en la física de plasmas de fusión confinados magnéticamente es comprender los mecanismos físicos que controlan el transporte de partículas y energía. Comprender y sobre todo controlar la física del transporte en plasmas de fusión es esencial para el desarrollo de un futuro reactor de fusión dado que el nivel de transporte determina las dimensiones del reactor.

Desde una perspectiva de física básica, el problema del transporte en plasmas de fusión refleja las propiedades de sistemas muy alejados del equilibrio termodinámico con fuentes de energía libre asociadas a gradientes de densidad, temperatura y presión que dan lugar a una gran variedad de inestabilidades que generan un estado turbulento en el plasma. Esta problemática, de marcado carácter multidisciplinario, posiciona a los estudios de confinamiento en plasmas de fusión nuclear como un punto de encuentro de distintas disciplinas científicas que van desde estudios de magneto-hidrodinámica hasta dinámica de sistemas complejos.

El trabajo propuesto pretende explorar técnicas de control de la turbulencia, utilizando calentamiento resonante a la frecuencia ciclotrónica de los electrones y campos eléctricos, en dispositivos de fusión nuclear (stellarator TJ-II en operación en el Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT).
El trabajo incluirá aspectos experimentales [utilizando diagnósticos de plasmas basados en sondas electrostáticas] y la aplicación de técnicas avanzadas de análisis de datos.
Perfil del/la estudiante: Física experimental y analisis de datos, interes en la fusión nuclear

Control de turbulencia en plasmas de fusión nuclear Experimental

Tutor/a principal: Carlos Hidalgo Vera · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El problema básico por resolver en la física de plasmas de fusión confinados magnéticamente es comprender los mecanismos físicos que controlan el transporte de partículas y energía. Comprender y sobre todo controlar la física del transporte en plasmas de fusión es esencial para el desarrollo de un futuro reactor de fusión dado que el nivel de transporte determina las dimensiones del reactor.
Desde una perspectiva de física básica, el problema del transporte en plasmas de fusión refleja las propiedades de sistemas muy alejados del equilibrio termodinámico con fuentes de energía libre asociadas a gradientes de densidad, temperatura y presión que dan lugar a una gran variedad de inestabilidades que generan un estado turbulento en el plasma. Esta problemática, de marcado carácter multidisciplinario, posiciona a los estudios de confinamiento en plasmas de fusión nuclear como un punto de encuentro de distintas disciplinas científicas que van desde estudios de magneto-hidrodinámica hasta dinámica de sistemas complejos.
El trabajo propuesto pretende explorar técnicas de control de la turbulencia, utilizando calentamiento resonante a la frecuencia ciclotrónica de los electrones y campos eléctricos, en dispositivos de fusión nuclear (stellarator TJ-II en operación en el Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT).
El trabajo incluirá aspectos experimentales [utilizando diagnósticos de plasmas basados en sondas electrostáticas] y la aplicación de técnicas avanzadas de análisis de datos.

Estudio de pirolisis de residuos para su transformación en materias primas secundarias en el marco de la economía circular y la simbiosis industrial Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Isabel Ortiz Gonzalez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: PROYECTO FORMATIVO
El objetivo del Programa RETOPROSOST2CM “PRODUCCIÓN SOSTENIBLE Y SIMBIOSIS INDUSTRIAL EN LA COMUNIDAD DE MADRID” es promover la producción sostenible mediante la simbiosis industrial, transformando desechos industriales en productos de valor.
Específicamente CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) se centra en la gestión y tratamiento de residuos sólidos generados por empresas asociadas al programa. Para ello se está investigando la viabilidad de la pirólisis de dichos residuos y analizando el potencial de los productos generados para otras aplicaciones, es decir su transformación en materias primas secundarias.
El estudiante se integrará en el equipo de trabajo del proyecto.

ACTIVIDADES
1.- Estudio y análisis de bibliografía sobre pirolisis de bagazo de cerveza, RSU y residuos de producción de snacks como fuente de materias primas secundarias (MPS).
2.- Colaboración en la caracterización físico-química y termogravimétrica de residuos para las aplicaciones anteriores. Análisis de los resultados.
3.- Colaboración en estudios experimentales de pirólisis a escala de laboratorio. Planificación de experimentos, análisis y discusión de resultados
4.- Documento TFM con las tareas realizadas y los principales resultados obtenidos

COMPETENCIAS A ADQUIRIR:
- Formación y experiencia práctica en el ámbito de la Ingeniería Química y Procesos Sostenibles
- Formación en valorización termoquímica y pirolisis.
- Introducción a la investigación en el campo de la energía, la simbiosis industrial y la economía circular

DEDICACIÓN ESTIMADA: 3-4 MESES (A REALIZAR ENTRE FEBRERO Y JUNIO 2020)
Metodología: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 17 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico, Ingeniero Industrial, Grado en CC Químicas, Grado en CC Ambientales

Eliminación de tiofeno, benzotiofeno y dibenzotiofeno de gases de gasificación para su integración en la producción de combustibles renovables Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Marta Maroño Buján · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: PROYECTO FORMATIVO
Determinadas aplicaciones avanzadas del gas de gasificación como la producción de gas natural sintético y de biocarburantes exigen una limpieza exhaustiva del gas para evitar la desactivación de los catalizadores empleados. En particular, para las especies de azufre es necesaria su eliminación hasta niveles inferiores a 1 ppmv.
La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible de CIEMAT está investigando en tecnologías para su eliminación en el proyecto ECOSGAS “Eliminación de Compuestos Orgánicos de azufre de gases de gasificación mediante adsorción reactiva”.
El estudiante se integrará en el equipo de trabajo del proyecto.

ACTIVIDADES
1.- Familiarización con la instalación experimental a utilizar: Estación experimental de laboratorio para estudios de actividad de catalizadores y adsorbentes.
2.- Estudios de desulfuración a escala de laboratorio: Colaboración en la realización de ensayos de eliminación de compuestos orgánicos de azufre, estudiando la influencia de los principales parámetros de operación y determinando las condiciones óptimas de operación.
3.- Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos.
4.- Documento TFM con las tareas realizadas, discusión de resultados obtenidos y conclusiones

COMPETENCIAS A ADQUIRIR
Formación práctica y experiencia en el ámbito de la Ingeniería Química y las Energías Renovables
Formación específica en tecnologías avanzadas de depuración de gases de gasificación para producción de biocombustibles.
Iniación a la investigación aplicada

DURACIÓN ESTIMADA: 3-4 meses (A REALIZAR ENTRE FEBRERO Y JUNIO 2020)
Metodología: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 17 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico, Ingeniero Industrial, Grado en CC Químicas, Grado en CC Ambientales

Almacenamiento de Hidrógeno en Portadores Líquidos Orgánicos Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: RESUMEN: PROYECTO FORMATIVO
La principal desventaja de las Energías Renovables masivas (eólica, solar) es su carácter discontinuo. Con objeto de aprovechar al máximo su capacidad de generación se están desarrollando tecnologías de almacenamiento, particularmente de sus excedentes. Una de ellas es mediante generación de hidrógeno y almacenamiento químico de éste.
La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible de CIEMAT está investigando en la potencialidad de los denominados portadores orgánicos líquidos como sistema de almacenamiento químico de hidrógeno.

ACTIVIDADES
1.- Estudio y análisis de la documentación que será proporcionada al alumno
• Almacenamiento de Hidrógeno en Portadores Líquidos Orgánicos
• Análisis comparativo del Ciclo Tolueno-Metilciclohexano frente a otros sistemas basados en portadores líquidos orgánicos
• Análisis etapa de hidrogenación de tolueno: catalizadores, reactores, variables de operación, identificación de cuellos de botella
• Análisis de la etapa de deshidrogenación de metilciclohexano: catalizadores, reactores, variables de operación, identificación de cuellos de botella
• Análisis técnico-económico sencillo
2.- Redacción de borrador de artículo científico
3.- Redacción de informe-documento TFM con las tareas realizadas, discusión de resultados obtenidos y conclusiones

COMPETENCIAS A ADQUIRIR
Formación y experiencia en el ámbito de la Ingeniería Química y las Energías Renovables
Formación específica en tecnologías avanzadas de almacenamiento de hidrógeno renovable
Iniciación a la investigación aplicada

DURACIÓN ESTIMADA: 3-4 meses (A REALIZAR ENTRE FEBRERO Y JUNIO 2020)
Metodología: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas.
Perfil del/la estudiante: Ingeniería o Grado Ciencias

Desarrollo de herramientas de simulación de turbulencia en plasma de fusión por confinamiento magnético. Experimental

Tutor/a principal: Edilberto Sánchez González · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La actividad tendrá un carácter de tipo numérico, fundamentalmente. Consistirá en la implementación, en lenguaje FORTRAN, de diversas mejoras en el código girocinético EUTERPE.
Planeamos introducir una serie de nuevas funcionalidades en este código, cuya implementación podrá acometer el estudiante de forma independiente o sucesiva, y en función de sus aptitudes y dedicación:
Continuación de una simulación larga con un número de procesadores diferente al que se usó al iniciarla.
Posibilidad de usar una coordenada radial arbitraria para la resolución de los campos en EUTERPE.
Introducir un campo eléctrico tridimensional, calculado por códigos de transporte neoclásico, como campo de equilibrio.

El estudiante se incorporará al grupo de Teoría, dentro del Laboratorio Nacional de Fusión del CIEMAT. Entre las competencias que podrá desarrollar se pueden destacar las siguientes. Se familiarizará con el formalismo girocinético y los códigos de simulación basados en el, que son el estándar para la simulación de turbulencia en plasmas. En particular conocerá el código EUTERPE, un código de tipo "particle-in-cell" diseñado específicamente para la simulación en stellarators. Desarrollará código en lenguaje FORTRAN, un lenguaje de programación que sigue siendo un estándar en simulación numérica. Además, el estudiante tomará contacto con la simulación en clusters de altas prestaciones. En particular, trabajará en los superordenadores que se llevan a cabo las simulaciones con el código EUTERPE: Mare Nostrum, en el Barcelona Supercomputing Center (BSC), y el superordenador europeo de Fusión Marconi.
Perfil del/la estudiante: Físico con aptitudes para programación y cálculo numérico

Retención de radiactividad en la piscina de supresión durante el accidente de Fukushima - Estudios termo-fluidodinámicos Experimental

Tutor/a principal: luis Herranz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Durante el accidente de Fukushima una fracción del material radioactivo emitido desde el núcleo del reactor quedó retenido en las denominadas piscinas de supresión. Es conocido que la retención en vía acuosa es altamente dependiente de las condiciones hidrodinámicas que gobiernan el proceso de inyección y de transporte en y a través de la piscina. CIEMAT durante más de 7 años ha analizado los accidentes ocurridos en los reactores 1-3 de Fukushima, particularmente en la Unidad 1, y ha caracterizado las condiciones de contorno que afectaron al proceso arriba descrito.

El objetivo del proyecto sería caracterizar hidrodinámicamente las primeras etapas de descontaminación, desde que el gas comienza a entrar en la piscina hasta que se transforma en un enjambre de burbujas de tamaño medio en torno a los 6 mm. Para ello, se utilizará un programa desarrollado en el entorno nuclear y desarrollos propios que pudieran realizarse en el marco del proyecto. Las variables esenciales a determinar serían el tamaño del glóbulo inicial, el tiempo de desprendimiento del inyector, la altura de desarrollo de la pluma de burbujas y el tiempo para alcanzar tal estado. El trabajo precisará una contextualización en la energía nuclear y en accidentes severos previa a su realización. Como resultado del proyecto se discutirá la capacidad predictiva de la herramienta analítica utilizada y se establecerán comparaciones con otras metodologías de análisis que están apareciendo.

La experiencia adquirida en el proyecto será valorable en cualquier ámbito donde la termo-fluidodinámica sea la disciplina fundamental.
Perfil del/la estudiante: Manejo con códigos de cálculo; conocimientos de termo-fluidodinámica; interés por la tecnología nuclear

PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE RECUBRIMIENTOS ABSORBENTES DE ALTA TEMPERATURA SOBRE SUSTRATOS DE CARBURO DE SILICIO Experimental

Tutor/a principal: Angel Morales Sabio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La utilización materiales cerámicos en los receptores volumétricos de los sistemas solares de receptor central (centrales de torre), como el carburo de silicio, presenta una serie de ventajas como su elevada estabilidad térmica y química, su coste competitivo y la posibilidad de preparar los materiales con distintas porosidades. Estos absorbentes cerámicos deben soportar temperaturas en torno a los 800ºC. En este trabajo se prepararán recubrimientos absorbentes selectivos sobre sustratos de carburo de silicio mediante técnica sol-gel y se estudiarán las propiedades ópticas y durabilidad térmica de los materiales preparados, mediante medidas en perfilómetro, espectrofotómetros de UV-VIS-NIR y FTIR y cámara climática.
Perfil del/la estudiante: Preferible químico

Estudio de viabilidad del desarrollo de aerogeneradores para producir hidrógeno directamente en entornos marinos. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: A finales de 2018 la capacidad eólica marina instalada en el mundo era de 23 GW. Según la Agencia Internacional de la Energía, en 2040 es altamente probable alcanzar 560 GW de capacidad eólica marina en todo el mundo.
Hasta ahora, en los aerogeneradores marinos se produce electricidad, que se transporta mediante costosos conductores eléctricos submarinos hasta la costa.
Debido a la necesidad de gestionar la enorme cantidad de energía que se prevé producir, se está comenzando a desarrollar tecnología eólica de producción directa de hidrógeno.
La empresa holandesa Lagerwey desarrolló en 2018 un aerohidrogenerador de 4,8 MW, cuya energía de salida es hidrógeno (Proyecto HY-GRO). El hidrógeno se transporta mediante una tubería hasta la costa donde se puede almacenar fácilmente., Las tuberías son mas competitivas en coste y además sirven como buffer, de forma que se requiere una menor sincronización entre la energía generada y la demandada.
Otra opción es la seguida por la empresa belga Tractebel en la que se produce hidrogeno en una plataforma marina, con la electricidad producida por un parque eólico marino de gran potencia.
El objetivo de este trabajo es desarrollar un modelo matemático simple de este tipo de aerogenerador y analizar su viabilidad en aguas españolas. El estudio pretende analizar también las ventajas e inconvenientes de esta innovadora tecnología frente a la tecnología ya existente y por último se pretende comparar la estrategia de aerohidrogeneradores frente a parques eólicos conectados a plataforma electrolizadora para producción de hidrógeno a gran escala de forma centralizada
Metodología: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500 horas.
Perfil del/la estudiante: Grado en Ingeniería Química

Análisis de sensibilidad del recurso eólico en un sistema de autoconsumo fotovoltaico con baterías Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La naturaleza estocástica de los recursos renovables complica el dimensionado de los sistemas de generación de energía. La facilidad de evaluación del recurso y de instalación y su coste competitivo hace que la energía solar fotovoltaica sea en la actualidad la energía renovable mas utilizada en autoconsumo tanto residencial como industrial.
El progresivo aumento de la capacidad instalada y la variación de los precios obligarán a integrar sistemas de almacenamiento de energía, normalmente baterías electroquímicas con un coste todavía hoy alto. La potencial existencia de recurso eólico y la falta de espacio útil invitan a integrar tecnología eólica en estos sistemas de autoconsumo. La complementariedad entre las distintas fuentes facilita la reducción de la capacidad necesaria en el sistema de almacenamiento con la consecuente reducción de costes.
En este trabajo, se pretende hacer un estudio de optimización de la capacidad del sistema de almacenamiento en sistemas solares fotovoltaicos para autoconsumo, mediante la hibridación con energía eólica. Se trata de analizar la sensibilidad en función de distintas variables como el recurso eólico, la demanda de energía, el perfil de consumo, los costes, etc.
Para ello, se pretende dimensionar de forma optimizada varios sistemas fotovoltaicos con almacenamiento de energía para distintas demandas de energía y posteriormente se evaluaran distintos escenarios de recurso eólico y coste de la tecnología eólica en las mismas instalaciones para evaluar el potencial grado de optimización que se puede obtener, especialmente en el dimensionado del sistema de almacenamiento de energía en función de las variables anteriormente mencionadas.
Metodología: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500 horas.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Industrial

Estudio de mercado para la integración de aerogeneradores de pequeña potencia en mini-redes en Colombia. Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Se propone realizar un estudio de mercado para la integración de aerogeneradores de pequeña potencia hasta 100 kW en mini-redes en Colombia. El proyecto tiene como objetivo explorar el mercado para la energía eólica de pequeña potencia para integrarse en una potencial mini red fotovoltaica para electrificación rural ya existente a fin de reducir el coste de la electricidad y apoyar la creación de valor local.
Para ello se realizará en primer lugar la búsqueda de la regulación existente en Colombia en relación a las mini-redes en entornos rurales con energías renovables. Tambien se analizara la normativa ambiental existente y los posibles impactos ambientales que pueden aparecer con este tipo de desarrollos, además de la estructura de costes de la energía para este tipo de aplicaciones en Colombia
A continuación se realizará la búsqueda de las mini-redes existentes en Colombia tanto públicas como privadas. Después se desarrollará una metodología de evaluación del recurso eólico existente a partir de atlas eólicos globales y locales existentes. Posteriormente se clasificará las mini-redes encontradas de acuerdo al recurso eólico existente.
Se analizara la capacidad tecnológica local para desarrollar actividades relacionadas el desarrollo tecnológico actual. Se identificaran varias tecnologías representativas de la tecnología eólica de pequeña potencia hasta 100 kW.
Mediante las tecnologías identificadas y el recurso existente se realizará una evaluación de la energía producida y se evaluara la viabilidad de realizar la integración del sistema eólico.
Finalmente se establecerá un plan general de desarrollo de mini-redes con integración de energía eólica.
Metodología: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500 horas
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Ambiental

Dpto. de Física de Materiales, 2 propuestas

CRECIMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE HETEROESTRUCTURAS DE ÓXIDOS/SULFUROS DE TITANIO Y SU USO PARA LA DISOCIACIÓN FOTOELECTROQUÍMICA DE AGUA Experimental

Tutor/a principal: Isabel Jiménez Ferrer
Segundo/a tutor/a: Fabrice Leardini
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Dpto. de Física de Materiales, — Facultad de Ciencias, UAM (Madrid)
Descripción: El hidrógeno se ha propuesto desde la década de los 70 del siglo pasado como vector energético capaz de almacenar energía eléctrica de origen renovable de forma limpia y eficiente. Una posibilidad dentro es la de usar la radiación solar para disociar el agua, de modo que la energía lumínica queda almacenada en forma de energía química. Sin embargo, los fotocatalizadores que se conocen hasta el momento presentan eficiencias bajas, lo que limita la implantación de este tipo de tecnologías. En el presente Trabajo Fin de Master se propone realizar la preparación de heteroestructuras de TiO2/TiS3 para usarlas como catalizadores para la disociación fotoelectroquímica de agua. Las investigaciones previas realizadas en nuestro grupo muestran que el TiS3 es un semiconductor con propiedades adecuadas (energía de banda prohibida, conductividad eléctrica, etc.) para usarlo como fotoánodo en celdas fotoelectroquímicas. Sin embargo, este material presenta problemas de estabilidad en soluciones acuosas alcalinas. Por ello se propone crecer capas de TiO2 sobre el TiS3 para estabilizarlo y evitar la corrosión, siguiendo la idea realizada en investigaciones previas con otros semiconductores.
El trabajo fin de master consistirá en la síntesis de las heteroestructuras de TiO2/TiS3 usando distintos métodos, su caracterización morfológica y estructural (difracción de rayos X, microscopía electrónica, análisis composicional y espectroscopia Raman), sus propiedades ópticas (absorción óptica y energía de banda prohibida) y sus características como fotoelectrodos (curvas I-V y potencial de banda plana) para, por último, determinar mediante espectrometría de masas su capacidad para fotodisociar el agua en hidrógeno y oxígeno.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química o en Física

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE SULFUROS METÁLICOS TERNARIOS (CaTiS3) PARA CONVERSION DE ENERGÍA Experimental

Tutor/a principal: Isabel Jiménez Ferrer
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Dpto. de Física de Materiales, — Facultad de Ciencias, UAM (Madrid)
Descripción: En el marco energético actual impera la necesidad de sustituir fuentes de energía insostenibles por fuentes de energía renovables. La mayor fuente de energía renovable es el sol y su aprovechamiento más habitual es mediante la conversión fotovoltaica. Hoy en día los módulos fotovoltaicos comerciales están basados en Si (más del 90%). Recientemente, se han propuesto los sulfuros metálicos de estructura perosquita (ABS3, donde A = Ca, Ba… y B = Ti, Zr,…) como material alternativo debido a sus buenas propiedades optoelectrónicas. En nuestro grupo tenemos amplia experiencia en la síntesis de trisulfuros metálicos (TiS3, ZrS3, NbS3 y sus ternarios). Basándonos en nuestra experiencia, se propone al estudiante sintetizar el CaTiS3 y caracterizar sus propiedades estructurales, morfológicas, ópticas y de transporte para determinar si es adecuado como material fotovoltaico o como fotocatalizador para la disociación de agua. Se ha elegido introducir Ca en TiS3 porque es un elemento abundante y no tóxico y el compuesto ternario obtenido se presenta en un amplio rango de estructuras cristalinas con distintas energías de banda prohibida. El trabajo que realizará el alumno consistirá en:
-una breve revisión bibliográfica sobre los métodos de síntesis de estos compuestos (ABS3).
-síntesis de CaTiS3, una vez elegido el método más adecuado.
-caracterización: estructural, por difracción de Rayos X; composicional por EDX y espectroscopia Raman; morfológica por Microscopía electrónica de barrido, SEM. Se medirán sus propiedades ópticas para determinar la energía de la banda prohibida y las propiedades de transporte (resistividad eléctrica y coeficiente Seebeck).
Perfil del/la estudiante: Grado en Física o en Química

Facultad de Ciencias 2 propuestas

Investigación mediante cálculos “DFT” de la influencia del hidrógeno en el tipo de conductividad del CdTe Experimental

Tutor/a principal: David Martín y Marero
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Facultad de Ciencias — Avenida de Francisco Tomás y Valiente (Madrid)
Descripción: Las propiedades de los semiconductores dependen en gran medida del tipo y concentración de las impurezas presentes. En particular, el hidrógeno juega un papel sutil, ya que se introduce en el sistema de forma no intencionada durante el crecimiento y en los procesos posteriores al mismo, produciendo cambios en las propiedades ópticas y eléctricas. Sin embargo y a diferencia de otras impurezas o dopantes, es sumamente móvil y reactivo, por lo que las técnicas disponibles para estudiar sus efectos individuales, son muy limitadas. Este proyecto de Fin de Máster pretende realizar una introducción a la dinámica del hidrógeno en el CdTe mediante la realización de cálculos basados en la Teoría del Funcional Densidad (DFT, por sus siglas en inglés) y por lo tanto accediendo a información difícilmente accesible mediante técnicas experimentales estándar.
Metodología: Aunque no es imprescindible, conviene haber cursado con éxito la asignatura “Simulación Computacional y Automatización de Sistemas” del Máster “Energías y Combustibles para el Futuro”.
Perfil del/la estudiante: Físicos, Químicos o Ingenieros

Compresión de H2 a muy altas presiones mediante un compresor de hidruros metálicos Experimental

Tutor/a principal: José Francisco Fernández Ríos
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Facultad de Ciencias — Avda Francisco Tomas y Valiento Nº15 (Madrid)
Descripción: El uso futuro de H2 como combustible no contaminante en muy diversas aplicaciones va a requerir métodos eficientes, seguros y limpios para su compresión. Una de las aplicaciones más importantes será el vehículo eléctrico de pila de combustible, donde la baja densidad volumétrica y gravimétrica del H2 gas va a precisar de su acumulación a alta presión, en el rango de los 800 bar. Para realizar este proceso de forma limpia, segura y eficiente se ha propuesto el uso de hidruros metálicos (MH). Estos materiales son capaces de absorber H2 a baja temperatura y baja presión y liberarlo a alta presión al aumentar su temperatura de trabajo.
En este Trabajo Fin de Master, el estudiante trabajará con un prototipo de compresor de H2 desarrollado en nuestro laboratorio basado en hidruros metálicos (HM). El compresor está formado por tres estadios, cada uno conteniendo un HM sucesivamente de mayor presión de equilibrio, con los que es posible pasar de presión atmosférica hasta 120 bar. El estudiante aprenderá el funcionamiento básico de este equipo y colaborará en el diseño y optimización de un cuarto estadio que debe pasar desde la presión actual de 120 bar hasta una presión de 750 bar.
Perfil del/la estudiante: Físico, Químico o Ingeniero

GEOTHERMAL ENERGY S.L 2 propuestas

Proyecto de conectividad y diseño de un sistema novedoso de district heating&cooling mediante energía renovables Experimental

Tutor/a principal: Hector Cano · GEOTHERMAL ENERGY S.L
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: GEOTHERMAL ENERGY S.L — C/ Lanzarote 13 1ºA (San Sebastian de los Reyes)
Descripción: El objetivo de este proyecto es la realización de un proyecto real que permita estudiar las diferentes posibilidades de conectividad e interrelación entre posibles fuentes de generación térmica para el diseño de un district heating&cooling así como su control digital y remoto para gestionar y monitorizar los consumos de generación térmica, con especial atención a la producción con energías renovables, en especial la geotermia y todos aquellos elementos que permitan una instalación autónoma y autosostenible.

Objetivo “Sistema district heating&cooling”: Desarrollo de un proyecto real sobre la base de edificios conectados en calefacción y refrigeración distrito autosostenibles energéticamente en cuanto a producción energética. Combinación de diferentes elementos de producción térmica.

Estudio de las posibilidad de interrelación entre los diferente elementos de producción y los consumidores que conforman los edificios y que pueden ser controlados de forma autónoma.

Modelado de producción energética y su distribución a los edificios.

Sistema de control: Integración del control integral de la producción energética y la gestión de su consumo en el edificio.

Sistemas de gestión remota de los elementos de la instalación para intervención sobre parámetros de funcionamiento, accionamiento remoto de consumidores, conocimiento de estado de instalación y actuación en caso de averías.

Control de la evolución de los rendimientos y consumos de los distintos sistemas productores para el análisis a lo largo de su vida útil.

Proyecto integración de enrgía renovables en sistemas industriales o agrónomos Experimental

Tutor/a principal: Elias Garcia · GEOTHERMAL ENERGY S.L
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: GEOTHERMAL ENERGY S.L — C/ Lanzarote 13 1ºA (San Sebastian de los Reyes)
Descripción: El objetivo de este proyecto es la realización de un proyecto real que permita estudiar las diferentes posibilidades de interacción de energías renovables entre posibles fuentes de generación térmica así como su control digital y remoto para gestionar y monitorizar los consumos de generación térmica, con especial atención a las instalaciones de climatización mediante energías renovables, en especial la geotermia y todos aquellos elementos que permitan una instalación autónoma y autosostenible.

Objetivo “Sala técnica del futuro”: Desarrollo de un proyecto real sobre la base de una vivienda autosostenible energéticamente en cuanto a producción energética. Combinación de diferentes elementos de producción térmica y eléctrica.

Estudio de las posibilidad de interrelación entre los diferente elementos de producción y los consumidores que conforman instalaciones industrailes o agrónomas y que pueden ser controlados de forma autónoma.
Análisis de demandas y cargas. Dimensionamiento y planteamiento de sistema de generación energético.

Sistema de control

Sistemas de gestión remota de los elementos de la instalación para intervención sobre parámetros de funcionamiento, accionamiento remoto de consumidores, conocimiento de estado de instalación y actuación en caso de averías.

Control de la evolución de los rendimientos y consumos de los distintos sistemas productores para el análisis a lo largo de su vida útil.

GRUPO MIRE- Dpto de Fisica de Materiales -UAM 1 propuesta

Síntesis y caracterización termoeléctrica de películas delgadas de pirita Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: GRUPO MIRE- Dpto de Fisica de Materiales -UAM — Tomas y Valiente 7 (Madrid)
Descripción: Actualmente, las tecnologías de producción y conversión de energía liberan cantidades ingentes de calor residual lo que redunda en una disminución de la eficiencia. Los dispositivos termoeléctricos ofrecen una gran oportunidad de aprovechar esa cantidad enorme de calor ya que convierten directamente el calor en energía eléctrica de una manera sostenible, en silencio y sin emitir residuos. Sin embargo, los compuestos en los que se basan están formados por elementos escasos, tóxicos y no sostenibles (plomo, teluro, bismuto). En este contexto, la pirita (FeS2) ofrece grandes alternativas al estar formada por dos elementos sostenibles y abundantes. Sin embargo, su eficiencia es relativamente baja debido a su elevada resistividad y conductividad térmica. La síntesis de pirita en forma de película delgada nanoestructurada es una vía para aumentar esas eficiencias. Así, el principal objetivo del este TFM es que el/la estudiante sintetice y caracterice películas delgadas nanoestructuradas de pirita con el objetivo de aumentar su eficiencia termoeléctrica.
Así, el/la estudiante sintetizará películas delgadas de FeS2 mediante una reacción sólido-gas mediante la evaporación de películas de Fe y su posterior sulfuración. El/la estudiante caracterizará las películas mediante diferentes técnicas: difracción de rayos X (caracterización estructural), microscopía electrónica y espectroscopía Raman (caracterización morfológica y composicional). Posteriormente investigará la influencia de la temperatura en propiedades termoeléctricas obteniendo el coeficiente termoeléctrico, resistividad, movilidad y conductividad térmica. El/La estudiante realizará la síntesis y la caracterización en el laboratorio MIRE del Dpto. de Física de Materiales (UAM) y en el grupo FINDER del IMN del (CSIC-Tres Cantos).
Perfil del/la estudiante: Graduado en Química, Física

Instituto IMDEA Energía 4 propuestas

Redox polymers for energy storage Experimental

Tutor/a principal: rebeca marcilla · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: nagaraj patil · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Mostoles)
Descripción: Development of redox polymers as organic electrode materials in “beyond Li-batteries” is a big leap towards much anticipated “next-generation” safer, cheaper, and sustainable energy storage technologies. In this project, we aim to develop such batteries, targeting their electrochemical performance beyond “state-of-the-art”. The student will get opportunity to learn about polymer synthesis, their physico-chemical/electrochemical characterization, electrode preparation, device fabrication and battery testing.
The main objectives of this project are:
(1) synthesize various vinyl monomers bearing pendant redox groups (carboxylate, imide, quinone, catechol, etc.) and carry out their (controlled) radical polymerization to synthesize functional (co)polymers of different architecture (homopolymers, copolymers, nanogels and colloids).
(2) physicochemical characterization of synthesized redox-polymers
(3) Once polymers are synthesized, their basic electrochemistry will be tested in three-electrode system both in aqueous and organic medium,
(4) Redox polymers will be conformed either as positive or negative electrode materials to be tested in various types of polymer-based batteries.
Depending on student’s performance there will be a possibility to perform PhD in this topic.
For the smooth progress of the project, it is recommonded to have student with the knowledge in organic synthesis, structural elucidation through physico-chemical characterization techniques, etc. If he/she knows the basics of polymer synthesis and characterization would be ideal, but not mandatory.
Metodología: horario de mañana o de tarde a concretar con el alumno o alumna
Perfil del/la estudiante: Chemists, chemical engineers, Students with the interest in organic synthesis would be ideal, but not mandatory.

Desarrollo de nuevos materiales porosos para foto- o electro-catálisis Experimental

Tutor/a principal: Patricia Horcajada Cortés · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Patricia Armani
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: El evidente cambio climático actual, que según el International Panel on Climate Change es consecuencia de las emisiones antrópicas de CO2, hace imprescindible encontrar fuentes y vectores energéticos alternativos. Una de las estrategias más prometedoras a largo plazo es la utilización de la radiación solar en fotocatálisis, ya sea en la reducción u oxidación de agua (para producir H2 u O2, respectivamente) como en la reducción de CO2 (fotosíntesis artificial).

Las Redes Metal-Orgánicas (MOFs) son materiales cristalinos novedosos, formados por centros metálicos y ligandos polidentados, que poseen una elevada porosidad regular y una gran versatilidad estructural y composicional. Gracias a estas propiedades, se presentan como candidatos ideales en fotocatálisis heterogénea.

El trabajo de TFM propuesto pretende desarrollar nuevos MOFs foto-catalíticamente activos con aplicación potencial en energía y medioambiente. La síntesis se realizará principalmente por el método solvotermal, utilizando la síntesis combinatoria o de alto rendimiento. Igualmente, se podrán utilizar otros métodos de síntesis como la vía de microondas o en presión ambiente. Inicialmente, se realizará una primera selección de los materiales cristalinos más prometedores utilizando la difracción de rayos X de alta eficiencia. Después, se caracterizarán de forma exhaustiva las estructuras seleccionadas mediante diversas técnicas (XRD, espectroscopía IR, Raman y UV-Vis, termogravimetría, adsorción de N2, microscopías-óptica, SEM y TEM, etc.), evaluando su estabilidad y comportamiento para aplicaciones foto- o electro-catalíticas (ej. producción de H2 / O2, reducción de CO2, baterías y pilas de combustible).
Metodología: El tiempo invertido será a convenir con el estudiante (no más de 8 h diarias).
Perfil del/la estudiante: Preferentemente de químico, ingeniero químico o de materiales.

Hacia celdas solares más eficientes: Nuevas perovskitas 1D medioambientalmente compatibles. Experimental

Tutor/a principal: Patricia Horcajada Cortés · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Marcos González Tejero · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: La energía solar es una de las alternativas más interesantes para cumplir con las necesidades energéticas actuales, siendo las celdas solares de silicio las más extendidas comercialmente. Sin embargo, su alto coste de fabricación ha limitado su uso.

Entre los materiales alternativos, destacan los materiales tipo perovskita debido a sus propiedades optoelectrónicas: alta capacidad de absorción de luz y sus propiedades electrónicas favorables. Aunque se han obtenido eficiencias de conversión prometedoras empleando perovskitas basadas en plomo (de un 23.3%, ligeramente superior al 22% que se obtiene empleando Si monocristalino y muy superior al 10% del Si policristalino), su aplicación práctica se encuentra limitada por su baja estabilidad (humedad, temperatura) e importante toxicidad (asociada al plomo).

Para solventar estos problemas y obtener materiales con unas propiedades adecuadas, se propone la síntesis de nuevas perovskitas 1D medioambientalmente compatibles con estabilidad y propiedades optoelectrónicas mejoradas. Por un lado, se selecciona el Bi como elemento sustitutivo del Pb, ya que en forma catiónica poseen propiedades similares. Por otro lado, se utilizarán cationes hidrofóbicos de mayor conductividad, lo cual implementará tanto la estabilidad química como las propiedades optoelectrónicas debido a la baja energía excitónica de estas especies

Teniendo en cuenta lo anterior, este TFM propone los siguientes objetivos:
- Diseño, desarrollo y caracterización de nuevas perovskitas 1D basadas en Bi y cationes hidrofóbicos.
- Caracterización fisicoquímica completa del material (DRX, espectroscopía, microscopía, ATG…).
- Evaluación de sus propiedades opto-electrónicas como material activo en celdas fotovoltaicas.
Metodología: El tiempo invertido será a convenir con el estudiante (no más de 8 h diarias)
Perfil del/la estudiante: Preferentemente Químico, Ingeniero Químico, Ingeniero de Materiales.

Desarrollo de Ventanas inteligentes con control selectivo de luminosidad y temperatura para su implementación en edificios energéticamente eficientes Experimental

Tutor/a principal: Mariam Barawi Moran · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Marta Liras Torrente · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: Las ventanas inteligentes son dispositivos que controlan dinámicamente la transmitancia de la irradiación solar en los edificios, cambiando de forma reversible entre varios estados: Frío, calor y luminoso. Por ello son un elemento clave en el desarrollo de edificaciones energéticamente eficientes. Este trabajo fin de máster consistirá en el estudio de materiales para su implementación en dispositivos de tipo ventana inteligente. Para ello se desarrollarán actividades de síntesis y caracterización de materiales, así como el estudio de sus propiedades ópticas, electrocrómicas y fotoelectroquímicas. Finalmente se elaborarán dispositivos a escala de laboratorio y se estudiarán sus eficiencias.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química o grado en Física

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) 8 propuestas

Desarrollo de catalizadores basados en níquel y óxidos reducibles para la reducción catalítica de CO2 a CO Experimental

Tutor/a principal: Consuelo Alvarez Galván · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: José Antonio Alonso Alonso · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El CO2 es una de las fuentes principales de efecto invernadero. La reacción inversa de desplazamiento de gas de agua (CO2 + H2 <-> CO + H2O, RWGS, Reverse Water-Gas Shift) es uno de los procesos más prometedores para la valorización de CO2 ya que produce CO, que constituye una materia prima fundamental para la síntesis de productos químicos y combustibles. Este trabajo propone el desarrollo y optimización de catalizadores para RWGS, basados en níquel y óxidos reducibles, estableciendo relaciones estructura-actividad.
A través del establecimiento de correlaciones estructura-actividad se analizará qué parámetros influyen en la reactividad del catalizador, tales como tamaño de partícula, estado químico, vacantes de oxígeno del soporte; prestando especial atención al efecto del grado de interacción metal-soporte y a la participación del oxígeno de red en la reacción. Las actividades estarán centradas en la preparación de los catalizadores por sol-gel, caracterización estructural por difracción de rayos X, determinación de propiedades redox (por desorción de O2 a temperatura programada y reducción a temperatura programada) y tests de actividad catalítica, analizando los productos de reacción por Cromatografía de Gases.
Perfil del/la estudiante: Química o Ingeniería Química

NUEVOS MATERIALES SEMICONDUCTORES COMO ABSORBEDORES DE LUZ SOLAR PARA APLICACIONES FOTOVOLTAICAS Y OPTOELECTRÓNICAS Experimental

Tutor/a principal: Consuelo Alvarez Galván · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: María Victoria Martínez Huerta · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Ciertos materiales semiconductores con estructura de perovskita (ABX3) son muy prometedores para ser utilizados como absorbedores de luz en celdas solares, planteándose como una alternativa más económica que los dispositivos actuales basados en silicio y, además, por medio de un método de preparación más simple. En los últimos años, las perovskitas híbridas (basadas en haluros con catión orgánico e inorgánico) han experimentado un notable desarrollo, alcanzando eficiencias próximas a las de las celdas convencionales. También podrían utilizarse en otros sistemas optoelectrónicos tales como diodos de emisión de luz (LEDs), tecnología que se podría aplicar en la transmisión de datos para la comunicación inalámbrica. En comparación con estos materiales híbridos (orgánico-inorgánico), algunas perovskitas totalmente inorgánicas presentan una mayor capacidad para modular su composición, menor sensibilidad al oxígeno y a la humedad ambiental, a la temperatura y, además, poseen un elevado rendimiento cuántico de fluorescencia.
En este trabajo se desarrollarán distintas perovskitas inorgánicas, con el fin de estudiar cómo influye su composición sobre sus propiedades optoelectrónicas. La composición se cambiará incorporando diversos pares de lantánidos como dopantes, y la preparación se llevará a cabo por mecanosíntesis. Los materiales obtenidos se caracterizarán estructuralmente por difracción de rayos X, morfológicamente por microscopía electrónica de barrido y por microscopía de fuerza atómica, se determinará su band gap (o banda prohibida) por espectroscopía de UV-visible y su espectro de absorción y fotoluminiscencia por medio de un fluorímetro. Por otro lado, se pondrá a punto una celda para determinar la fotocorriente. La correlación de las propiedades anteriores, permitirá optimizar su composición y condiciones utilizadas durante su preparación. En la actualidad, la investigación en este campo está en pleno desarrollo y cualquier aportación podría ser interesante para conseguir materiales eficientes dentro de esta nueva generación de dispositivos optoelectrónicos.
Perfil del/la estudiante: Química o Ingeniería Química

Nuvos catalizadores para la obtención de monómeros renovables: ciclopentanona oxima Experimental

Tutor/a principal: Manuel López Granados · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El objetivo general de la investigación es desarrollar tecnologías catalíticas, viables económica y medioambientalmente, capaces de transformar los agro-residuos lignocelulósicos en monómeros renovables y así obtener plásticos más renovables y sostenibles.

Más concretamente la investigación se centrará en la producción de ciclopentanona oxima a partir de ciclopentanona (CPONA) mediante una reacción de amoximación. La CPONA es un compuesto oxigenado que se puede obtener de residuos agrícolas lignocelulósicos. La ciclopentanona oxima (CPOXIMA) es el intermedio en la síntesis de valerolactama, el precursor del Nylon 5. Por lo tanto, esta manera de obtener CPOXIMA convertiría al Nylon-5 en un polímero renovable.

El trabajo a desarrollar consistirá en las medidas de actividad catalítica de los catalizadores y en el estudio de la estabilidad catalítica. Se optimizarán las variables de operación para obtener los mayores rendimientos a la CPOXIMA. Además, se caracterizarán los catalizadores frescos y usados para evaluar los cambios experimentados por los catalizadores en el medio de reacción, información valiosa para identificar los centros activos y las posibles causas de desactivación (si la hubiera)
Perfil del/la estudiante: Químico o Ingeniero químico

Valorización de residuos agroindustriales para la obtención de electrocatalizadore Experimental

Tutor/a principal: María Victoria Martínez Huerta · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Los residuos son uno de los impactos ambientales más preocupantes dentro de las distintas actividades económicas agroindustriales. En este sentido cabe mencionar que las políticas de la UE en materia de residuos establecen que la prioridad de gestión de los residuos biodegradables debe ser su reutilización y reciclado con preferencia a su valorización energética, su depósito en vertedero o su incineración, opciones de gestión que aún son muy utilizadas en nuestro país. El principal objetivo de este proyecto es el estudio de aquellos residuos biodegradables del procesado del vino sobre los que se puede generar nuevos productos con mayor valor añadido. Se investigarán aquellos tratamientos físicos y/o químicos que permitan obtener una gran variedad de materiales carbonosos. Se pretende evaluar y comprender los fundamentos y mecanismos de los tratamientos utilizados mediante el uso de distintas condiciones de reacción de forma que puedan ser utilizados como electrocatalizadores en dispositivos de conversión y almacenamiento de energía, como son los electrolizadores y las pilas de combustible.
Se utilizarán diferentes técnicas de caracterización que permitan evaluar las propiedades físicoquímicas de los catalizadores, como pueden ser la difracción de rayos X (XRD), la microscopía electrónica de barrido (SEM) y transmisión (TEM), la espectroscopia Raman y la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). La caracterización electroquímica se llevará a cabo utilizando una celda de tres electrodos con un electrodo rotatorio de disco-anillo para el estudio, principalmente, de las reacciones de reducción de oxígeno (ORR) y evolución de oxígeno (OER).
Metodología: Preferentemente segundo trimestre
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico

Catalizadores sólidos activos en la producción de biocombustibles: Caracterización de la acidez superficial mediante espectroscopia infrarroja Experimental

Tutor/a principal: Rafael Mariscal López · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El proyecto trata del estudio de catalizadores sólidos activos, selectivos y estables para la transformación de ácido levulínico (producto derivado de los azúcares contenidos en la biomasa) en esteres de ácido valérico (biocombustibles). El trabajo experimental se centrará en el estudio del comportamiento catalítico de los diferentes catalizadores sólidos, aunque también se realizará la preparación y caracterización de los mismos.
Perfil del/la estudiante: Graduado en Qímica o Ingenieria Quimica

Desarrollo de catalizadores para la síntesis de un combustible sintético (dimetíleter) alternativo al diesel Experimental

Tutor/a principal: Rufino Manuel Navarro Yerga · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: La producción directa de dimetiléter (DME) a partir de gas de síntesis renovable es un área de indudable interés científico e impacto tecnológico. En este escenario el principal objetivo del TFM será la preparación y caracterización de catalizadores avanzados para la síntesis en una etapa de DME a partir de gas de síntesis renovable. El TFM explorará el estudio de estrategias de preparación de catalizadores híbridos que promueven la conversión del gas de síntesis en DME en un solo paso. El TFM permitirá adquirir una sólida formación en el ámbito de la catálisis heterogénea y específicamente serán objetivos concretos del TFM lograr adquirir: (1) conocimientos básicos en preparación, caracterización y medida de actividad de catalizadores, (2) capacidad para plantear y diseñar experimentos y, (3) capacidad para el tratamiento y análisis de datos experimentales

Influencia del conformado de catalizadores basados en MnOx y Na2WO4 en el acoplamiento oxidativo del metano Experimental

Tutor/a principal: Raquel Portela Rodríguez · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Miguel Ángel Bañares González
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El aumento de las reservas de gas natural en el mundo exige el desarrollo de tecnologías que optimicen su uso en la actual cadena de producción y distribución energética. La reacción de acoplamiento oxidativo de metano (OCM) pretende la transformación del metano en hidrocarburos C2+ para obtener combustible; hasta ahora el Mn-Na2WO4/SiO2 es el catalizador más prometedor. El trabajo de investigación ofertado pretende mejorar el rendimiento y solucionar problemas industriales de este proceso debidos a limitaciones difusionales y térmicas proponiendo una nueva formulación de catalizador conformado. Se diseñarán diferentes macro estructuras monolíticas cerámicas que serán aplicadas como soportes de las fases MnOx y Na2WO4 usadas en OCM, a fin de conseguir el aprovechamiento eficiente del metano a través de su conversión directa en productos de valor agregado.

Por tanto, el presente proyecto abordará la síntesis, caracterización y evaluación catalítica de estos materiales mediante técnicas de determinación de propiedades químicas, texturales y térmicas, así como el uso simultáneo de cromatografía y espectroscopía Raman para la determinación de la actividad catalítica y su relación con la microstructura del catalizador desarrollado.
Metodología: Inicio cuanto antes
Perfil del/la estudiante: Interés en investigación orientada a la industria realizando trabajo de laboratorio tanto de síntesis como analítico

Termofotocatálisis para producción de H2 Experimental

Tutor/a principal: Marcos Fernández García · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Anna Kubacka · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: La termo-foto-catálisis es un interesante y novedoso campo de investigación que trata de combinar energía térmica con energía lumínica para llevar a cabo procesos químicos de interés industrial. En el caso de la producción de H2 como vector energético de futuro, además del uso de las fuentes de energía y materiales semiconductores, se utilizan agentes de sacrificio tales como bio-alcoholes como fuentes de hidrógeno. En este proyecto se va a investigar la producción de H2 mediante termo-foto-catálisis a partir de la mezcla metanol/agua utilizando TiO2 dopado (D-TiO2), y co-catalizado con Pd. Con la finalidad de evaluar el (posible) efecto sinérgico entre fuentes de energía y aumentar la producción del vector energético, se realizarán experimentos variando la temperatura de reacción y el tipo de irradiación lumínica (UV y tipo solar). Además, los materiales Pd/D-TiO2 que se sinteticen serán caracterizados mediante distintas técnicas (UV-visible, IR, Raman, XRD, BET, fotoluminiscencia, XPS) para obtener sus propiedades morfológicas, electrónicas y estructurales. Finalmente, se llevará a cabo IR in situ para conocer los mecanismos de reacción y las especies formadas durante la misma.
Perfil del/la estudiante: Química

Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) 2 propuestas

Nuevas membranas híbridas orgánico inorgánicas con conducción aniónica para pilas de combustible AMEFC. Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (MADRID)
Descripción: Las pilas de combustible de membrana de intercambio aniónico (AEMFC) presentan excelentes cinéticas de reacción y la posibilidad de evitar el uso del Pt como electrocatalizador y permite operar con alcoholes como combustibles. La membrana de intercambio aniónico debe tener suficiente estabilidad química a largo plazo en soluciones de alto pH, suficiente conductividad de grupos hidróxido (> 10 mScm-1) y propiedades mecánicas adecuadas El objetivo de la propuesta se centra en el desarrollo de membranas híbridas orgánico-inorgánico de intercambio aniónico y la evaluación de su estabilidad química. Esta innovadora temática se encuentra en estados de desarrollo bajos, cercanos a la ciencia básica pero cuanta con unos excelentes resultados de aplicación y patentabilidad. La propuesta del TFM estará enmarcada en un proyecto retos del plan nacional ALKANOMEX y la parta experimental se desarrollará principalmente en el Instituto de Cerámica y Vidrio del CSIC, pero también se realizarán tareas en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (CSIC) y en el INTA(CSIC).

Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Fecha de incorporación: A elección del estudiante
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico; Químico; Ingeniero de Materiales; Físico

Materiales de cátodo libres de carbono para baterías recargables metal-aire Experimental

Tutor/a principal: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (MADRID)
Descripción: Las baterías litio-aire con electrolitos no-acuosos han sido propuestas para almacenamiento de energía eléctrica a gran escala a causa de su elevada densidad de energía teórica. Sin embargo, los electrodos de aire (cátodos) basados en carbono se descomponen a potenciales por encima de 3.5 V vs Li/Li+ en presencia de Li2O2 y sus compuestos intermedios. El objetivo principal del TFM es explorar diferentes rutas de síntesis de nuevos materiales de electrodo de cátodo basados en Mo y Fe (óxidos, carburos, nitruros y combinación de ellos) insertados en una estructura interconectada macro-mesoporosa. Este trabajo está enmarcado en un proyecto internacional Europeo-Japonés financiado por la Unión Europea y la Japan Science and Technology Agency (JST) en la convocatoria EIG-Concert en el que participan Hokkaido University, y otros centros europeos como Sakarya University (Turquía) y Université de Picardie Jules Verner (Francia).

Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Fecha de incorporación: A elección del estudiante
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico; Químico; Ingeniero de Materiales; Físico

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) 4 propuestas

Ingeniería de deformación en celdas solares ultradelgadas Experimental

Tutor/a principal: Andrés Castellanos Gómez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Riccardo Frisenda
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: En los últimos años los materiales semiconductores bidimensionales han ido cobrando cada vez mayor importancia. Esto se debe a que son materiales extremadamente finos (átomos de espesor), transparentes, flexibles y no presentan 'dangling bonds' en su superficie.

El objetivo principal de este TFM será ver cómo, al aplicar fuerzas o deformaciones en materiales 2D, las características electrónicas de estos materiales pueden ajustarse a voluntad. En particular, estudiaremos el efecto de las deformaciones mecánicas en el rendimiento de celdas solares fabricadas con materiales 2D.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física, Química o en Ingeniería de Materiales o Electrónica

Materiales multiferroicos para dispositivos magnetoeléctricos de recuperación de energía y alimentación remota Experimental

Tutor/a principal: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Los materiales cerámicos multiferroicos son una tecnología emergente, que debe facilitar un abanico de nuevos dispositivos de transducción magnetoeléctrica, tales como detectores de campo magnético, o componentes sintonizables para microondas. Entre las aplicaciones, y en el campo de la energía, destacan las tecnologías de recuperación (o recolección, del inglés energy harversting). Estos materiales son capaces de transformar los campos magnéticos residuales en energía eléctrica, y se han propuesto, por ejemplo, como alternativa a las baterías en redes de detectores desplegadas a lo largo de líneas de alta tensión.

Los materiales magnetoeléctricos son también la base de dispositivos de alimentación remota por campos magnéticos para uso en dispositivos electrónicos implantados en el cuerpo humano. Estos dispositivos se alimentan actualmente con baterías que requieren operaciones quirúrgicas para su reemplazo. Este problema limita la expansión de la tecnología, clave en la implementación de nuevos conceptos como las redes de sensores para diagnóstico precoz o seguimiento de enfermedades.

Este proyecto está concebido como una iniciación a la investigación en electrocerámicas, y en concreto en multiferroicos magnetoeléctricos, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contempla el desarrollo de un nuevo material multiferroico bajo diseño, incluyendo su síntesis en polvo por métodos mecanoquímicos, su procesado cerámico por sinterización asistida por presión y corriente eléctrica, así como su caracterización estructural y microestructural por técnicas de difracción y microscopía electrónica, y de sus propiedades orientada a su aplicación en recuperación de energía magnética y alimentación remota de dispositivos, o como material fotovoltaico.
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado tanto para químicos, como para físicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante

FOTOFERROELÉCTRICOS PARA APLICACIONES EN RECOLECCIÓN DE DIFERENTES FUENTES DE ENERGÍA: CARACTERIZACIÓN EN LA NANOESCALA Experimental

Tutor/a principal: Jesús Ricote Santamaría · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Un tema de interés científico en la actualidad es el estudio de las posibilidades de los denominados fotoferroeléctricos, esto es, materiales que poseen simultáneamente propiedades ferroeléctricas y fotovoltáicas. Los ferroeléctricos tienen una polarización espontánea que hace que sean excelentes piezoeléctricos. El campo eléctrico derivado de esta polarización permanente separa los pares electrón-hueco fotogenerados de manera similar a las más tradicionales uniones p-n semiconductoras. Láminas delgadas con composiciones basadas en el BiFeO 3 son muy prometedoras para su uso en dispositivos piezoeléctricos y fotovoltáicos, pero para poder explotar su potencial necesitamos conocer bien los mecanismos que dan lugar a su comportamiento macroscópico. Para ello un análisis en la nanoescala con un microscopio de fuerzas es esencial.
El trabajo de fin de máster que se propone consiste en el análisis con un microscopio de fuerzas de las propiedades de láminas delgadas de BiFeO 3 con diferentes dopajes, elaboradas en el grupo. Tras la implementación de medidas de propiedades locales (conductividad, piezoelectricidad) con y sin iluminación en un microscopio de fuerzas, se analizarán las diferencias encontradas. El estudiante realizará un trabajo experimental, adquiriendo experiencia en el manejo de un microscopio de fuerzas, que además le servirá de introducción al análisis de las propiedades físicas de materiales en la nanoescala.
Metodología: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: 12 semanas y 180 horas
Perfil del/la estudiante: físicos o ingenieros de materiales

Preparación de semiconductores órganicos como materiales fotovoltaicos Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Propuesta de Eva María García Frutos del ICMM (CSIC) para el TFM del máster "Energías y combustibles para el futuro" de la UAM para el curso 2019/20.

EMPRESA: INSTITUTO DE CIENCIA DE MATERIALES DE MADRID (ICMM), CSIC (Campus de Cantoblanco)

TITULO: Preparación de semiconductores órganicos como materiales fotovoltaicos

RESUMEN: Uno de los principales desafíos a los que se enfrenta la sociedad actual es la búsqueda de una fuente de energía segura, sostenible y limpia que, por un lado, permita el continuo desarrollo de nuestro modelo de sociedad y que, por otro lado, sea respetuosa con el medio ambiente evitando alteraciones irreversibles del entorno natural. La fotovoltaica es considerada como aquella con el mayor potencial de desarrollo debido al carácter inagotable y gratuito de la materia prima, el sol, y el nulo impacto sobre el medio natural. El Trabajo Fin de Máster consistirá en la preparación de diferentes semiconductores orgánicos para su futura aplicación en células solares como capa activa. El plan de trabajo contiene tanto aspectos preparativos de síntesis como de caracterización físico-química de los materiales preparados. Se efectuaran estudios de sus propiedades fotofísicas (absorción y emisión), estructurales, electroquímicas , eléctricas así como estudios temogravimétricos mediante análisis térmico de la muestra. Estos estudios que se lleven a cabo servirán para la futura aplicación en células solares orgánicas de estos materiales.

CONTACTO: Eva M. García Frutos, emgfrutos@icmm.csic.es.
Metodología: https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/members/permanent-staff/eva-maria-garcia-frutos/
Perfil del/la estudiante: Quimico,Ingeniero

Instituto de Ciencias de la Construcción "Eduardo Torroja" 1 propuesta

Evaluación del potencial de vía triboquímica en obtención de hidrogeno en sistemas EDAB-líquido iónico Experimental

Tutor/a principal: Roman Nevshupa · UAM
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencias de la Construcción "Eduardo Torroja" — C/Serrano Galvache 4 (Madrid)
Descripción: Los sistemas EDAB (Ethylen diamine diborane) - líquido iónico (IL) son utilizados en células de combustible de hidrógeno. EDAB es el componente que almacena hidrógeno, mientras que IL es un disolvente que facilita deshidruración a temperatura entre 95 y 115 ºC. Los estudios previos han demostrado que aplicación de energía mecánica a los hidruros es muy eficaz para promover la deshidruración a temperatura ambiente. En los proyectos propuestos se propone llevar a cabo un estudio pionero de aplicación de método mecanoquímico o triboquímico a los sitemas EDAB-IL para evaluar su capacidad en iniciar la deshidruración a temperatura ambiente. Será necesario llevar a cabo estudio experimental de varias familias de IL utilizando un sistema especifico de estudios de emisiones de gases en ultra alto vacío bajo estimulación mecánica. Además se llevará a cabo la acaracterización de materiales antes y después del ensayo utilizando las técnicas de análisis de superficie (Raman, FTIR, SEM, etc.) y análisis químico (NMR, cromatografía), etc.
El trabajo experimental requiere una dedicación de aproximadamente 1-2 jornadas completas a la semana (partidas entre varios días) durante mínimo 3 meses.
Perfil del/la estudiante: ingeniero de materiales o químico

Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) 1 propuesta

Electrodeposición y caracterización termoeléctrica de películas de seleniuros Experimental

Tutor/a principal: Cristina Vicente Manzano · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (tres cantos)
Descripción: El grupo FINDER (IMN-CSIC) se encuentra actualmente entre los grupos más destacados en cuanto a estudios en materiales termoeléctricos a nivel internacional, con gran experiencia en procesos de fabricación de nano-estructuras y pionero en su caracterización. Esto se ha reflejado en un importante número de artículos publicados en revistas especializadas con alto índice de impacto.
Este proyecto se basa en la fabricación de películas de seleniuros mediante técnicas de electrodeposición. En un primer lugar, estas películas se caracterizarán a nivel estructural, morfológico y composicional con el fin de relacionar dichas propiedades con las condiciones de fabricación. En un segundo lugar, las propiedades termoeléctricas de las películas, conductividad eléctrica, coeficiente Seebeck y conductividad térmica, se analizarán con el fin de obtener que condiciones de electrodeposición y por tanto propiedades de las películas permiten obtener una máxima figura de mérito termoeléctrica. El candidato en cuestión obtendrá conocimientos en cuando a crecimiento y caracterización de películas con aplicaciones termoeléctricas para la recuperación de energía.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) de Tres Cantos.
Perfil del/la estudiante: Estudiante con conocimientos en ciencia de materiales, física o química

UAM. FAC. CIENCIAS 1 propuesta

Desarrollo y caracterizacion de materiales para bateria de flujo acuosa Experimental

Tutor/a principal: Pilar Ocon Esteban
Segundo/a tutor/a: Juan Aviles Moreno
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: UAM. FAC. CIENCIAS — Módulo 14 Despacho 405 (Madrid)
Descripción: Se desarrollaran materiales Bipiridinicos y modificados así como materiales de la familia de los Indigos. Se realizara la caracterización electroquímica de dichos materiales enfocados a la aplicación de batería de flujo acuosa. Así mismo se evaluaran ciclos de carga y descarga optimizando la eficiencia faradaica.
Perfil del/la estudiante: Graduado en Quimica

Universidad Autónoma de Madrid 2 propuestas

Desarrollo de dispositivos fotovoltaicos híbridos metal/semiconductor Experimental

Tutor/a principal: Raúl José Martín Palma
Segundo/a tutor/a: Raquel Díaz Palacios
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad Autónoma de Madrid — Facultad de Ciencias (Madrid)
Descripción: Una limitación importante en las células solares de lámina delgada es la absorción ineficiente de la radiación solar, hecho particularmente relevante en el caso del silicio al tratarse de un semiconductor de gap indirecto. Una forma de aumentar la eficiencia de las células solares de película delgada pasa por mejorar la absorción de la luz mediante la utilización de nanopartículas de metales nobles, llevando a las conocidas como células solares plasmónicas que basan su funcionamiento en el aprovechamiento de la dispersión de la luz de las nanopartículas metálicas cerca de su frecuencia de resonancia de plasmón.

En el presente proyecto proponemos el diseño y la fabricación de dispositivos híbridos metal/semiconductor con el objetivo de maximizar la absorción de luz en los intervalos visible e infrarrojo cercano. Dichos dispositivos se fabricarán mediante la deposición de nanopartículas metálicas dentro de estructuras porosas de silicio creadas mediante ataque electroquímico. Se analizarán sus propiedades ópticas y eléctricas, así como la respuesta bajo iluminación. De forma adicional, se utilizarán herramientas de simulación para determinar los parámetros que caracterizan los dispositivos fotovoltaicos: voltaje de circuito abierto, corriente de cortocircuito, factor de llenado y eficiencia.

Determinación de las propiedades termoeléctricas de estructuras porosas basadas en silicio nanoestructurado Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Raúl José Martín Palma
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad Autónoma de Madrid — Facultad de Ciencias (Madrid)
Descripción: La peculiar estructura del silicio poroso nanoestructrado (nanoPS) confiere a este material diversas propiedades que habilitan su utilización en variadas aplicaciones que van desde la fotónica hasta la biomedicina. Esto es debido a que sus propiedades físicas son muy diferentes de las del silicio en volumen, dado que el nanoPS muestra efectos cuánticos de tamaño.

Dentro de este contexto, se propone la fabricación de láminas delgadas de silicio poroso nanoestructurado mediante técnicas electroquímicas con porosidad creciente y la determinación de sus propiedades termoeléctricas en función del tamaño y geometría de poro. En particular, se determinará el coeficiente Seebeck a RT y las propiedades eléctricas de transporte a bajas temperaturas.

De forma adicional, se crearán estructuras híbridas nanoPS/TiO2 y nanoPS/PbS mediante la infiltración química de TiO2 y PbS dentro del silicio poroso nanoestructurado. Además de estudiar su composición y morfología mediante técnicas como FTIR, XRD y SEM/EDX, se procederá a la determinación de sus propiedades termoeléctricas y a su optimización en función de los parámetros de fabricación.

El objetivo principal será, por tanto, establecer una relación entre la morfología y composición de las diversas estructuras fabricadas con sus propiedades físicas.

UAM · CORIA · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) · Facultad de Ciencias · GEOTHERMAL ENERGY S.L · Instituto IMDEA Energía · Instituto IMDEA Nanociencia · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) · Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) · Universidad Autónoma de Madrid · e4e soluciones

Sistema TFM - MECF

Departamento de Física de Materiales 1 propuesta

Métodos mecanoquímicos en procesamiento de materiales para almacenamiento de hidrógeno Experimental

Tutor/a principal: Roman Nevshupa · UAM
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: C/ Francisco Tomás y Valiente, 7 (Madrid)
Descripción: En este proyecto se pretende estudiar los mecanismos mecanoquímicos de dehidruración de hidruros de metales ligeros a temperatura ambiente y en presencia de varios catalizadores utilizando MgH2 como material modelo y FeS2 como catalizador. Los procesos se estudiarán empleando la técnica novedosa de espectrometría de gases emitidos por activación mecánica que permite determinar los caminos reaccionales mecanoquímicos en tiempo real y en escala submicrometrica. También se utilizarán las técnicas convencionales como molino de bolas en atmósfera controlada. A posteriori, la zona mecanicamente afectada o material tratado mecánicamente se caracterizará utilizando las técnicas de análisis de superficie (FTIR, Ráman, SEM, EDX, XRD, etc.). El estudiante obtendrá las competencias en las técnicas de espectrometría de masas, caracterización de superficie, técnicas tribológicas y también en nuevas tecnologías de procesamiento de materiales para almacenamiento de hidrógeno y las nuevas vías de su utilización.

CORIA 1 propuesta

Simulación numérica de una turbina sumergible Experimental

Tutor/a principal: Jorge César Brändle de Motta · CORIA
Segundo/a tutor/a: Julien Reveillon · CORIA
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: CORIA — Université de Rouen Site Universitaire du Madrillet - BP 12 (Saint Etienne du Rouvray cedex)
Descripción: La energía de las corrientes marinas se esta convirtiendo en un método rentable en el panorama de diversificación energética actual. Actualmente existen numerosas centrales que utilizan este tipo de energía, por ejemplo en la costa europea del Atlántico donde las corrientes marinas son lo suficientemente fuertes y regulares, lo que hace que se pueda extraer la energía de manera eficaz.
Actualmente hay muchos estudios dedicados a la concepción y mejora de esas centrales, tanto a nivel de una turbina como a nivel de un parque compuesto de numerosas turbinas. Uno de los puntos clave es la posibilidad de pasar de un modelo detallado de una turbina a una simulación global de un parque.
Para ello, la simulación de una turbina es un paso previo para el desarrollo de ese tipo de modelos. El objetivo de este proyecto es de evaluar los métodos numéricos que permiten la simulación completa de una turbina de corrientes marina: tipo de rotor, condiciones limite adaptados (Wall-Model) asociados al modelo RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) o LES (Large Eddy Simulation).
Le TFM tendrá las etapas siguientes:
1. Estudio bibliográfico.
2. Evaluación de la capacidad del código numérico a utilizar mallas móviles.
3. Estudio para elegir la configuracion y el modelo de turbulencia.
4. Simulación de una turbina a corrientes marinas
Metodología: La parte presencial se desarrollará durante el verano (Junio-Julio). El alumno podrá pedir una beca « Erasmus Displacement » ya que nuestra escuela (ESITech) tiene intercambio con la UAM. No es necesario hablar francés pero si inglés. Las practicas serón co-tuteladas por Julien Réveillon del CORIA.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Físico. El candidato tiene que tener experiencia en simulación numérica de fluidos

Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) 7 propuestas

Efecto de las condiciones de preparación en el espesor de películas ópticas para aplicaciones solares térmicas Experimental

Tutor/a principal: Gema San Vicente Domingo · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Angel Morales Sabio · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Los recubrimientos utilizados para la preparación de absorbentes selectivos, así como los utilizados para aumentar la transmitancia del vidrio pueden ser preparados por técnicas químicas como el sol-gel y el dip-coating. Estas técnicas no necesitan instrumentación compleja y son muy baratas. En este tipo de películas o recubrimientos, el espesor es un parámetro de gran importancia para obtener las interferencias ópticas deseadas, junto con el índice de refracción. Dentro de este trabajo fin de máster, se abordará la preparación de recubrimientos tanto para su uso como absorbentes solares (óxidos metálicos tipo espinela) como para antirreflectantes para vidrio (películas de óxido de silicio porosa) por método sol-gel y dip coating. Se estudiará el efecto de las condiciones de preparación (soluciones químicas, temperatura de tratamiento, substrato utilizado..) en el espesor de las mismas. La medida del espesor se hará con un perfilómetro, que mide mediante una punta de diamante el escalón realizado entre el substrato y la película. Asimismo, se realizará la correspondiente caracterización óptica con un espectrofotómetro UV-VIS-NIR para relacionar ambas características.
Metodología: El trabajo se tiene que realizar de manera presencial en los laboratorios de CIEMAT.
Perfil del/la estudiante: Preferible químico

Desarrollo de un modelo matemático para dimensionamiento de un sistema de termo/eléctrico para calefacción y/o refrigeración Experimental

Tutor/a principal: Ignacio Cruz Cruz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Ignacio De Luca
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: La empresa italiana Energy MDN Srl. ha patentado un sistema de generación de electricidad mediante la aplicación de colectores solar-térmicos y de micro-aerogeneradores que se pretende aplicar para calefacción y/o refrigeración en el mercado residencial. El sistema hibrido solar térmico/microeólico permite mejorar la eficiencia del micro-aerogenerador que ha se puede diseñar, construir y configurar de acuerdo con las características específicas del viento del emplazamiento en el que se instale.
El sistema se basa en la circulación de agua caliente a baja temperatura a través de un circuito cerrado. La energía para calentar esta agua se obtendrá mediante energía solar térmica directamente y por una resistencia alimentada con electricidad obtenida mediante energía micro-eólica y si fuese necesario por energía solar fotovoltaica.
El objetivo de este TFM es desarrollar una herramienta para facilitar la identificación del dimensionado óptimo del sistema de generación. Para ello se establecerán varios casos de estudio a partir de distintos escenarios (tamaño de la habitación, demanda de calor/frío y recursos renovables disponibles) y a partir de los resultados obtenidos se establecerá el modelo del sistema.
La planificación del TFM incluye las siguientes tareas: 1) Definición de varios tamaños de vivienda. 2) Definición de las condiciones de calor y frío. 3) Definición de los escenarios de recurso solar y eólico. 4) Dimensionado óptimo para cada caso de estudio con energía solar térmica y micro-eólica 5) A partir de los resultados obtenidos en los distintos casos se desarrollará el modelo de dimensionado.
Metodología: Ya hay una candidata para el TFM. La alumna Isabel Gonzalez
Perfil del/la estudiante: Grado en Ciencias Físicas

Crecimiento de Materiales Fotovoltaicos en Lámina Delgada: Estudio del monosulfuro de estaño como absorbedor de luz. Experimental

Tutor/a principal: Juan Francisco Trigo Escalera · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Cecilia Guillén Arqueros · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El Laboratorio de Materiales Policristalinos del CIEMAT está especializa en técnicas en vacío (evaporación-sputtering) para el crecimiento de materiales tipo calcopirita y kesterita como el CIGS y el Cu2ZnSnS4 o CZTS. Este grupo de investigación aborda la puesta a punto de un sistema de preparación de láminas delgadas producidas por co evaporación, en un sistema de depósito en vacío. El sistema ha sido probado para producir láminas de sulfuro de estaño sobre sustratos de vidrio y las conclusiones preliminares recomiendan la utilización de diferentes sustratos y texturizados para mejorar la capacidad de captura de luz.
Durante la participación del alumno y dependiendo de su disponibilidad y fechas de comienzo del trabajo, tendrá la oportunidad de asistir a la adaptación del sistema desarrollado íntegramente en el Laboratorio y Talleres de CIEMAT y se llevará a cabo la implementación de un software de control del crecimiento que integre el control de la máquina y la monitorización del depósito. El alumno experimentará la preparación de láminas de materiales semiconductores de forma controlada y reproducible en un sistema en vacío con un ambiente agresivo tanto térmica como químicamente. Circunstancialmente, asistirá a las primeras pruebas del sistema con el crecimiento de materiales binarios de azufre como el SnS y ocasionalmente dopados con Cu y estudiará la evolución del comportamiento óptico de dichos materiales crecidos sobre diferentes tipos de sustrato. El alumno realizará la recogida de datos sobre la evolución del estudio y preparará un informe de los resultados obtenidos.
Metodología: Se precisará una labor presencial con un horario que se circunscribe entre las 9 y las 14 horas.
Perfil del/la estudiante: Se precisaría físico, químico ó ingeniero con línea curricular relacionada con los materiales en lámina delgada, familiarizado con sistemas de vacío, equipos de electrónica, y software de tratamiento y análisis de datos.

Characterization of island divertor detachment in the optimized stellarator Wendelstein 7-X Experimental

Tutor/a principal: Daniel Carralero Ortiz · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: One of the main unsolved issues in the road for a stellarator-class fusion reactor is the managament of the exhaust power: heat fluxes onto the external wall must remain within safe margins, while at the same time sputtering is controlled in order to avoid excessive impurity generation and sufficient neutral pressure is achieved to allow for efficient out-pumping. A proposed solution for this problem is the island divertor, in which a natural island chain is formed just outside the confined region of the magnetic field, such that heat fluxes are directed towards the plates of helical divertor, where temperatures are allowed to drop, eventually separating the physical wall from the plasma (detachment). The newly constructed Wendelstein 7-X optimized stellarator has such an island divertor and one of its main objectives is testing it under reactor-relevant conditions. In this project, a characterization of detachment will be carried out using data from the recent W 7-X OP1.2b operational campaign in which detachment was achieved for the first time. For this, density at the island chain will be measured using a Doppler reflectometer, compared with the evolution of the density and temperature conditions at the plates and discussed using available detachment models.
Bibliography: “Physical Aspects and Design of the Wendelstein 7-X Divertor”, H. Renner et al., Fusion Sci. Technol. 46, 318–326 (2004). “Performance and properties of the first plasmas of Wendelstein 7-X”, T. Klinger et al., Plasma Phys. Control. Fusion 59 (2017) 014018 (8pp).
Some useful links: https://www.ipp.mpg.de/w7x
Metodología: Required skills: Good physics background, Scientific computer programming.
Perfil del/la estudiante: Grado en Físicas o Ingeniería

Eliminación de compuestos orgánicos de azufre en gases de gasificación para su integración en la producción de combustibles renovables Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Marta Maroño Buján · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Determinadas aplicaciones avanzadas del gas de gasificación como la producción de gas natural sintético y de biocarburantes exigen una limpieza exhaustiva del gas para evitar la desactivación de los catalizadores empleados en dichos procesos. En particular, la presencia de especies de azufre supone una gran preocupación, ya que suelen desactivar los catalizadores incluso cuando su presencia es inferior a 1 ppmv. La Unidad de Valorización está investigando en tecnologías para su eliminación en el proyecto ECOSGAS “Eliminación de Compuestos Orgánicos de azufre de gases de gasificación mediante adsorción reactiva”, financiado por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad a través del Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto colaborando en tareas de realización de ensayos experimentales a escala de laboratorio para la eliminación de los principales compuestos de azufre que se producen en los procesos de gasificación de biomasa y residuos.
Objetivo y descripción de las tareas:
1.- Estudios de desulfuración a escala de laboratorio
- Dotar al alumno del conocimiento sobre las tecnologías de eliminación de compuestos orgánicos de azufre
- Dotar al alumno de experiencia práctica en la operación de sistemas de reacción a escala de laboratorio y de sistemas de adquisición y control de datos.
- Dotar al alumno de conocimiento y experiencia en investigación aplicada en el campo de la energía
- Familiarización con la instalación experimental a utilizar: Estación experimental de laboratorio para estudios de actividad de catalizadores y adsorbentes.
- Colaboración en la realización de los ensayos de eliminación de compuestos orgánicos de azufre y regeneración del adsorbente gastado, estudiando la influencia de los principales parámetros de operación y determinando las condiciones óptimas de operación.
2.- Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos.
3.- Informe final con las tareas realizadas y los principales resultados obtenidos
Metodología: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico, Ingeniero Industrial, Grado en CC Químicas, Grado en CC Ambientales

Obtención de naftas renovables vía hidro-isomerizacion catalítica de productos de co-licuefacción de carbón, biomasa y residuos Experimental

Tutor/a principal: Jose Maria Sanchez Hervas · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Gregorio Molina Moya · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: El principal objetivo del proyecto europeo DIRPRIMCOAL es mejorar la viabilidad tecnológica de la licuefacción directa del carbón (en inglés Direct Coal Liquefaction), DCL, con biomasa y residuos y obtener líquidos similares a fracciones de refinería para su procesado conjunto en éstas. De esta manera se contribuye a su valorización termoquímica sostenible, a los modelos de economía circular y a minimizar las emisiones de CO2 del proceso, computando solo las correspondientes al combustible fósil.
Dentro del proyecto la Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del CIEMAT se centra en el desarrollo de catalizadores de hidro-isomerización de la fracción de naftas obtenida en los procesos de co-licuefacción de carbón y residuos, su estudio a escala de laboratorio y planta piloto. El objetivo de este tratamiento es producir fracciones similares a la gasolina.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto.
Objetivo y descripción de las tareas:
1.- Estudios de hidroisomerización catalítica a escala de pequeña planta piloto
- Dotar al alumno del conocimiento sobre la tecnología de isomerización para la mejora de la calidad como combustible de fracciones producto de licuefacción y pirolisis.
- Dotar al alumno de experiencia práctica en la operación de sistemas de reacción a escala de pequeña planta piloto y de sistemas de adquisición y control de datos.
- Dotar al alumno de conocimiento y experiencia en investigación aplicada en el campo de la energía
- Familiarización con la instalación experimental a utilizar: Planta piloto de tratamiento de gases a alta temperatura y alta presión.
- Colaboración en la realización de los ensayos de hidroisomerización catalítica de productos de co-licuefacción de carbón, biomasa y residuos para obtención de biocarburante.
2.- Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos.
3.- Informe final con las tareas realizadas y los principales resultados obtenidos
Metodología: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico, Ingeniero Industrial, Grado en CC Químicas, Grado en CC Ambientales

Estudio de la dinámica de plasmoides con una cámara rápida en inyecciones de pellets en el stellarator TJ-II Experimental

Tutor/a principal: Nerea Panadero Álvarez · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Segundo/a tutor/a: Kieran Joseph McCarthy · Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) — Avenida Complutense 40 (Madrid)
Descripción: Proyecto: Explotación de un inyector de pastillas de hidrógeno a temperaturas criogénicas (10 K) con el fin de realizar estudios de física en plasmas del stellarator TJ-II.
Abastecer con combustible el centro del plasma caliente es uno de los aspectos clave para la explotación comercial de la energía de fusión por confinamiento magnético. Actualmente, la inyección de pastillas, o pellets, de hidrógeno a temperaturas criogénicas es la técnica más prometedora para una eficiente recarga del combustible. Sin embargo, varios aspectos de la física de dichas inyecciones requieren de más estudios. En particular, la dinámica de las partículas que forman el pellet, una vez este ha sido sublimado por la interacción con las partículas calientes del plasma.
En este trabajo, principalmente experimental, se empleará un inyector de pellets que permite introducir, a altas velocidades (800 a 1200 m/s), pastillas de hidrógeno a temperaturas criogénicas (10 K) en plasmas calientes confinados magnéticamente en el stellarator TJ-II. Con dicho sistema, que consiste en el inyector y sus diagnósticos asociados (cámara rápida CMOS, diodos de silicio, entre otros), se pretende profundizar en la dinámica y localización de las partículas del pellet depositadas en el plasma. Para ello, el estudiante debe analizar las imágenes tomadas con la cámara rápida y obtener relaciones entre la dinámica de estas partículas y algunos parámetros del plasma, como la densidad y temperatura electrónicas, la configuración magnética o la presencia de electrones supratérmicos (electrones con energías por encima de la temperatura térmica del plasma).
Metodología: El trabajo esta orientado a estudiantes con interés en la fusión nuclear, en trabajos experimentales, y en la investigación. Conviene que los interesados tengan conocimientos en la física experimental, física atómica, análisis de imágenes, o espectroscopía, y que tengan un buen nivel de inglés, dado que los trabajos de referencia están escritos en inglés.

Facultad de Ciencias 3 propuestas

CRECIMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE CAPAS SEMICONDUCTORAS ULTRADELGADAS Y SU USO PARA LA DISOCIACIÓN FOTOELECTROQUÍMICA DE AGUA Experimental

Tutor/a principal: Fabrice Leardini
Segundo/a tutor/a: Isabel Jiménez Ferrer
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Facultad de Ciencias — C/Francisco Tomás y Valiente, 7, M4 (Madrid)
Descripción: El uso de materiales bidimensionales en el campo de la electrocatálisis y de la fotocatálisis ha despertado un gran interés recientemente. En concreto, en la obtención de hidrógeno mediante foto-electrolisis de agua [1]. Estos procesos son fundamentales para implementar el uso del hidrógeno como vector energético, consiguiendo almacenar energía eléctrica de origen renovable de forma limpia y eficiente. En el presente Trabajo Fin de Máster se propone realizar la preparación de capas ultradelgadas de borocarbonitruros (BxCyNz) mediante deposición química en fase vapor. Se investigará el uso de distintos precursores moleculares basados en B, C y N, con objeto de obtener capas con distinta composición y poder evaluar su efecto en las propiedades catalíticas. Las capas obtenidas se caracterizarán morfológicamente (mediante Microscopías Óptica, de Transmisión y Electrónica de Barrido) y estructuralmente (mediante espectroscopia Raman). Posteriormente se investigarán las propiedades de esas capas para la disociación fotoelectroquímica de agua (en hidrógeno y oxígeno), usando energía eléctrica y lumínica. Se prevé realizar medidas de fotopotencial en circuito abierto, fotocorrientes en corto circuito y bajo polarización y voltametría lineal. Finalmente se determinarán la energía de la banda prohibida (usando luz de distintas longitudes de onda) y el potencial de banda plana (mediante espectroscopía de impedancia electroquímica). Los resultados obtenidos permitirán evaluar la viabilidad de los materiales preparados para su uso en la obtención de hidrógeno.

[1] Jun Di, Cheng Yan, Albertus D. Handoko, Zhi Wei Seh, Huaming Li, Zheng Liu, “Ultrathin two-dimensional materials for photo- and electrocatalytic hydrogen evolution”, Materials Today, 21, (2018) 749-770
Perfil del/la estudiante: Grado en Física o Grado en Química

CARACTERIZACIÓN TERMOELÉCTRICA DE NbS3 EN PELICULA DELGADA Experimental

Tutor/a principal: Jose Ramón Ares
Segundo/a tutor/a: Isabel Jiménez Ferrer
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Facultad de Ciencias — C/Francisco Tomás y Valiente, 7, M4 (Madrid)
Descripción: El desarrollo de tecnologías energéticas de bajo impacto ambiental es uno de los retos a abordar ante la crisis climática actual. Entre estas tecnologías se encuentra la tecnología termoeléctrica que consiste, básicamente, en una “máquina de calor” de estado sólido capaz de convertir calor en electricidad. Un dispositivo termoeléctrico se basa en la unión de dos semiconductores (n y p) conectados entre sí y sometidos en sus extremos a una diferencia de temperatura que genera una diferencia de potencial. La eficiencia del dispositivo está determinada por su figura de mérito, ZT, un parámetro que depende del coeficiente termoeléctrico (S) la conductividad térmica () y la resistividad () de los materiales según la expresión ZT=S2·T/·. Por tanto, los semiconductores adecuados para estos dispositivos deberían tener alto valor de S, baja resistividad eléctrica () y baja conductividad térmica (). En este TFM se propone determinar las propiedades termoeléctricas del NbS3 y sus posibles ternarios Nb-TiS3, Nb-ZrS3. Este compuesto presenta un carácter bidimensional y un rico diagrama de fases que lo hacen atractivo para usar como compuesto termoeléctrico. Para ello se sintetizarán mediante sulfuración de Nb y se caracterizarán inicialmente sus propiedades químicas, cristalográficas y morfológicas mediante diferentes técnicas. Después se medirán sus propiedades de transporte: S,  y . El análisis de los resultados permitirá al alumno determinar cuál de ellos es el más adecuado para este tipo de dispositivos.
[1] J.R. Ares, et al. Termoelectricidad: orígenes, fenomenología y materiales alternativos. Revista de la Real Sociedad Española de Física (2012) 26(4), 36-43.
Perfil del/la estudiante: Grado en Física o Grado en Química

Investigación mediante cálculos “DFT” de la influencia del hidrógeno en el tipo de conductividad de semiconductores con aplicaciones en la generación Experimental

Tutor/a principal: David Martín y Marero
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Facultad de Ciencias — Avenida de Francisco Tomás y Valiente (Madrid)
Descripción: Las propiedades de los semiconductores dependen en gran medida del tipo y concentración de las impurezas presentes. En particular, el hidrógeno juega un papel sutil, ya que se introduce en el sistema de forma no intencionada durante el crecimiento y en los procesos posteriores al mismo, produciendo cambios en las propiedades ópticas y eléctricas. Sin embargo y a diferencia de otras impurezas o dopantes, es sumamente móvil y reactivo, por lo que las técnicas disponibles para estudiar sus efectos individuales, son muy limitadas. Este proyecto de Fin de Máster pretende realizar una introducción a la dinámica del hidrógeno en semiconductores mediante la realización de cálculos basados en la Teoría del Funcional Densidad (DFT, por sus siglas en inglés) y por lo tanto accediendo a información difícilmente accesible mediante técnicas experimentales.
Perfil del/la estudiante: Físico o Químico

GEOTHERMAL ENERGY S.L 2 propuestas

Proyecto integración de energía renovables en sistemas industriales o agrónomos Experimental

Tutor/a principal: Juan Antonio de Isabel · GEOTHERMAL ENERGY S.L
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: GEOTHERMAL ENERGY S.L — C/ Ramón Y Cajal ,5 local 1 (Alcobendas)
Descripción: El objetivo de este proyecto es la realización de un proyecto real que permita estudiar las diferentes posibilidades de interacción de energías renovables entre posibles fuentes de generación térmica así como su control digital y remoto para gestionar y monitorizar los consumos de generación térmica, con especial atención a las instalaciones de climatización mediante energías renovables, en especial la geotermia y todos aquellos elementos que permitan una instalación autónoma y autosostenible.
Objetivo “Sala técnica del futuro”: Desarrollo de un proyecto real sobre la base de una vivienda autosostenible energéticamente en cuanto a producción energética. Combinación de diferentes elementos de producción térmica y eléctrica.
Estudio de las posibilidad de interrelación entre los diferentes elementos de producción y los consumidores que conforman instalaciones industriales o agrónomas y que pueden ser controlados de forma autónoma.
Análisis de demandas y cargas. Dimensionamiento y planteamiento de sistema de generación energético.
Sistema de control
Sistemas de gestión remota de los elementos de la instalación para intervención sobre parámetros de funcionamiento, accionamiento remoto de consumidores, conocimiento de estado de instalación y actuación en caso de averías.
Control de la evolución de los rendimientos y consumos de los distintos sistemas productores para el análisis a lo largo de su vida útil.
Perfil del/la estudiante: Ingeniero

Proyecto de conectividad y diseño del hogar digital del futuro en instalaciones energía renovables Experimental

Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: GEOTHERMAL ENERGY S.L — C/ Ramón Y Cajal ,5 local 1 (Alcobendas)
Descripción: El objetivo de este proyecto es la realización de un proyecto real que permita estudiar las diferentes posibilidades de conectividad e interrelación entre los diferentes elementos que conformarán el hogar digital del futuro, con especial atención a las instalaciones de climatización mediante energías renovables, en especial la geotermia y todos aquellos elementos que permitan una instalación autónoma y autosostenible.
Objetivo “Casa del futuro”: Desarrollo de un proyecto real sobre la base una vivienda autosostenible energéticamente.
Estudio de las posibilidad de interrelación entre los diferente elementos que conforman la vivienda y que pueden ser controlados de forma autónoma.
Gestión de las labores de conectividad y monitorización.
Sistema de control: Integración con domótica para el control integral de la vivienda.
Formas de generación eléctrica y térmica en el hogar del futuro.
Sistemas de gestión remota de la instalación: Control remoto de elementos de la instalación para intervención remota en caso de averías.
Análisis geotérmico - monitorización de pozos: Control de la evolución de las perforaciones, análisis del ciclo de vida.
Análisis de los consumos y rendimiento en instalaciones existentes y aplicación del conocimiento en instalaciones futuras
Perfil del/la estudiante: Ingeniero

Instituto IMDEA Energía 6 propuestas

Estudio de materiales electrocrómicos aplicables en dispositivos de ventanas inteligentes con control selectivo de luminosidad y temperatura Experimental

Tutor/a principal: Mariam Barawi Moran · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Marta Liras Torrente · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: Las ventanas inteligentes son dispositivos que controlan dinámicamente la transmitancia de la irradiación solar en los edificios, cambiando de forma reversible entre varios estados: Frío, calor y luminoso. Por ello son un elemento clave en el desarrollo de edificaciones energéticamente eficientes. Este trabajo fin de máster consistirá en el estudio de materiales con propiedades electrocrómicas y resonancia plasmónica de superficie para su implementación en dispositivos de tipo ventana inteligente. Para ello se desarrollarán actividades de síntesis y caracterización estructural y morfologica de materiales, así como el estudio de sus propiedades ópticas, electrocrómicas y fotoelectroquímicas. Finalmente se elaborarán dispositivos a escala de laboratorio y se estudiarán sus eficiencias.
Perfil del/la estudiante: Grado en química o grado en física

Conversión de energia solar a través de celdas fotoelectroquímicas basadas en electrodos híbridos. Experimental

Tutor/a principal: Mariam Barawi Moran · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Marta Liras Torrente · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: La conversión de energia solar en combustibles limpios es uno de los grandes retos a los que se enfrenta la comunidad científica actualmente. Las celdas fotoelectroquímicas son uno de los sistemas mas eficientes para convertir de forma directa la energia solar en combustibles, como por ejemplo el hidrógeno. Se han estudiado muchos materiales hasta hoy pero no se han alcanzado todavía eficiencias suficientemente altas como para escalar el proceso a procesos industriales. La combinación de diferentes materiales para la formación de fotoelectrodos híbridos es una de las opciones mas atractivas para mejorar eficiencias y rendimientos en reacciones fotoelectroquímicas. En este sentido, en este trabajo se diseñarán y sintetizarán nuevos fotoelectrodos híbridos a partir de materiales orgánicos originales y diferentes semiconductores inorgánicos. Para ello se sintetizarán materiales y se estudiarán las propiedades estructurales, morfológicas y electrónicas. Además, se prepararán láminas delgadas sobre electrodos transparentes para el estudio de sus propiedades ópticas y fotoelectroquímicas, para finalmente estudiar las reacciones de evolución de hidrógeno bajo irradiación solar.
Perfil del/la estudiante: Grado en Química o grado en Física

Quimicas, Físicas, Igeniería Quimica, Ingenieria de Materiales Experimental

Tutor/a principal: Edgar Ventosa Arbaizar · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Jesús Palma del Val · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: El almacenamiento de energía se está convirtiendo en parte esencial de nuestra vida cotidiana. Las baterías de ion-litio son la fuente de energía preferida para dispositivo electrónicos, y se están ganando fuerza como alternativa atractiva para el almacenamiento de energía estacionaria. Lamentablemente, el coste de las baterías de ion-litio sigue siendo relativamente alto, en comparación con otras tecnologías, lo que dificulta la penetración en el mercado de vehículos eléctricos y la producción de energía a partir de fuentes renovables. Por lo tanto, cualquier contribución en la reducción del coste de la batería de ion-Li tendrá un impacto notable en nuestra vida cotidiana.
Este proyecto tiene como objetivo desarrollar y demostrar una tecnología que utiliza materiales de baterías de ion-litio en una configuración diferente a la de las baterías actuales. La característica diferencial de la tecnología propuesta es el uso de electrodos semisólidos de propiedades ajustables, que deben aprovecharse para mejorar el transporte de iones a través del electrodo y modificar el proceso de fabricación. Por lo tanto, el objetivo de la tecnología propuesta es doble. Por un lado, aumentar el grosor máximo de los electrodos para almacenen mayor cantidad de carga por área, lo que permitiría disminuir el coste de la batería al disminuir la contribución de materiales inactivos. Por otro lado, establecer un proceso de fabricación más simple que involucre equipos más baratos y menos infraestructuras, lo que abriría la posibilidad de crear un nuevo ecosistema de fabricantes de celdas y paquetes pequeños y eficientes a escala local.
Perfil del/la estudiante: El projecto requiere trabajo experimental de laboratorio

Baterias de ion-litio injectables de bajo coste Experimental

Tutor/a principal: Edgar Ventosa Arbaizar · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Jesús Palma del Val · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: El almacenamiento de energía se está convirtiendo en parte esencial de nuestra vida cotidiana. Las baterías de ion-litio son la fuente de energía preferida para dispositivo electrónicos, y se están ganando fuerza como alternativa atractiva para el almacenamiento de energía estacionaria. Lamentablemente, el coste de las baterías de ion-litio sigue siendo relativamente alto, en comparación con otras tecnologías, lo que dificulta la penetración en el mercado de vehículos eléctricos y la producción de energía a partir de fuentes renovables. Por lo tanto, cualquier contribución en la reducción del coste de la batería de ion-Li tendrá un impacto notable en nuestra vida cotidiana.
Este proyecto tiene como objetivo desarrollar y demostrar una tecnología que utiliza materiales de baterías de ion-litio en una configuración diferente a la de las baterías actuales. La característica diferencial de la tecnología propuesta es el uso de electrodos semisólidos de propiedades ajustables, que deben aprovecharse para mejorar el transporte de iones a través del electrodo y modificar el proceso de fabricación. Por lo tanto, el objetivo de la tecnología propuesta es doble. Por un lado, aumentar el grosor máximo de los electrodos para almacenen mayor cantidad de carga por área, lo que permitiría disminuir el coste de la batería al disminuir la contribución de materiales inactivos. Por otro lado, establecer un proceso de fabricación más simple que involucre equipos más baratos y menos infraestructuras, lo que abriría la posibilidad de crear un nuevo ecosistema de fabricantes de celdas y paquetes pequeños y eficientes a escala local.
Metodología: El projecto requiere trabajo experimental de laboratorio
Perfil del/la estudiante: Químico, físico, ingerinero químico o ingeniero de materiales

Análisis de la Eficiencia Energética de un Supercondensador Electroquímico en Aplicaciones Medioambientales Experimental

Tutor/a principal: Julio José Lado Garrido · Instituto IMDEA Energía
Segundo/a tutor/a: Enrique García-Quismondo Hernáiz · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (Móstoles)
Descripción: Resumen: En este trabajo se pretende realizar un análisis de las capacidades de almacenamiento de energía de un supercondensador electroquímico en donde el electrolito empleado serán aguas con diferentes salinidades (desde aguas salobres hasta salmueras de rechazo de plantas desaladoras). El objetivo consiste en obtener información que permita conocer la utilización de supercondensadores electroquímicos para aplicaciones como la extracción de energía a partir del gradiente salino o para la producción de agua empleando tratamientos eficientes desde el punto de vista energético. Para ello será necesario identificar y cuantificar los mecanismos que dan lugar a las pérdidas de energía en el supercondensador. Además, se pretende llevar a cabo un análisis completo de las condiciones de operación que permiten minimizar estos mecanismos con el fin de encontrar las condiciones óptimas de operación en los diferentes escenarios.

Planificación del trabajo:
1. Revisión bibliográfica. Se hará una revisión del estado del arte sobre supercondensadores, electrodos y electrolitos habituales en supercondensadores, y consideraciones energéticas.
2. Pruebas en banco de ensayos con el supercondensador en diferentes condiciones de operación que permitan evaluar los mecanismos de perdida de energía (ensayos carga/descarga, medidas indirectas de resistencia e impedancias)
3. Evaluación de resultados y optimización de las condiciones de operación para las distintas aplicaciones medioambientales.

Requisitos: La duración prevista del trabajo es de 12 semanas con una dedicación semanal de unas 20 horas aproximadamente. (250 horas)

Fecha de incorporación: Enero 2019
Perfil del/la estudiante: Alumnos con el grado de química, ingeniería o física.

ESTUDIOS TEORICOS DE SEMICONDUCTORES ACTIVOS EN LA PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLES SOLARES Experimental

Tutor/a principal: Víctor de la Peña OShea · Instituto IMDEA Energía
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Energía — Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3 (MOSTOLES)
Descripción: Una de las estrategias más prometedoras para paliar el cambio climatico es la fotosíntesis artificial, que permite la valorización de materias primas abundantes (CO2, H2O) con el objetivo de obtener combustibles y productos químicos utilizando luz como fuente de energía renovable. Esta es una reacción extremadamente compleja que implica el desarrollo y escalado de materiales multifuncionales altamente activos y estables capaces de una gestión conjunta y eficiente de fotones y electrones.
Una de las herramientas más versátiles y potentes es el uso de estudios teóricos basados en metodologías DFT para la determinación de las propiedades, estructurales y optoelectrónicas de los potenciales fotocatalizadores con el fin de explicar los fenómenos catalíticos asociados a la producción de combustibles solares.

El objetivo de este proyecto es estudiar las propiedades optoelectrónicas de materiales multifuncionales por medio de estudios ab-initio y dinámica molecular tanto en sistemas periódicos como en moleculares. Esta información se utilizará para determinar cómo afectan estas propiedades en las eficiencias y selectividades de estos materiales en reacciones fotocatalíticas de producción de combustibles solares.

-Uso de programas de cálculos toricos (VASP, Gaussian, LAMMPS, Quantum expresso...) para la determinación de:

Estabilidad estructural y conformacional
Propiedades electrónicas
Propiedades ópticas
Estados de transición
Perfil del/la estudiante: Estudiante de CC Físicas o Químicas

Instituto IMDEA Nanociencia 1 propuesta

Aplicaciones de la transformación de la energía óptica de nanopartículas de oxido de hierro : implicaciones en energía renovables y biomedicina. Experimental

Tutor/a principal: Francisco José Terán Garcinuño · Instituto IMDEA Nanociencia
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto IMDEA Nanociencia — Campus Universitario Cantoblanco, Calle Faraday,9 (Madrid)
Descripción: RESUMEN: Las nanopartículas magnéticas presentan un amplio abanico de aplicaciones biomédicas relacionadas con la disipación de calor cuando se las somete a campos magnéticos alternos o se las irradia con luz. El trabajo que se propone pretende esclarecer dos aspectos muy conectados pero con aplicaciones distintas: 1) el papel que pueden desempeñar en la mejora de la eficiencia de paneles fototérmicos; 2) la manipulación de las nanopartículas para disipar el máximo de energía para su uso como nanocalentadores para la destrucción de tejidos cancerígenos.

DEDICACION: Al menos unas 14 horas semanales en al menos 2 jornadas completas.

OBSERVACIONES: Se propone un trabajo de laboratorio multidisciplinar (química, física, y parte de biología). Se busca estudiante motivado, autónomo, y comprometido.

TITULACIÓN/PERFIL: grado en química, física o ingeniería.
Perfil del/la estudiante: grado en fisica, quimica o ingenieria

Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) 6 propuestas

Síntesis de catalizadores zeolíticos ácidos para el proceso metanol a olefinas Experimental

Tutor/a principal: Luis Gómez-Hortigüela Sainz · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Carlos Márquez Álvarez · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: En el panorama energético actual, es imprescindible sustituir los procesos que emplean combustibles fósiles como materia prima. En este sentido, el proceso MTO (metanol a olefinas) resulta una alternativa atractiva para la producción de olefinas de cadena corta, uno de los intermedios petroquímicos más demandados en la actualidad, pues el metanol se puede obtener a partir de una amplia variedad de materias primas, incluyendo fuentes renovables.
Uno de los catalizadores sólidos ácidos más prometedores para desarrollar este proceso es el SAPO-34, un silicoaluminofosfato microporoso de tipo zeolítico con una estructura cristalina adecuada para esta reacción catalítica. En este sentido, recientemente hemos descubierto en nuestro laboratorio una nueva estrategia de síntesis de este material empleando L-prolinol como agente director de estructura orgánico. Este agente orgánico resulta particularmente interesante debido a su alto poder de acomplejamiento e interacción con cargas negativas debido a la proximidad de sus dos grupos funcionales, el grupo amino y el hidroxilo, que permiten una fuerte interacción simultánea con los centros activos del material microporoso durante el proceso de cristalización. Esto permitiría potencialmente controlar la distribución espacial de los centros ácidos en el seno del catalizador, lo cual puede influir de manera notoria en su actividad y selectividad.
Por tanto, en el presente proyecto de investigación se pretender realizar un estudio de la síntesis de materiales SAPO-34 empleando L-prolinol como agente director de estructura, variando de manera sistemática las condiciones del proceso de cristalización, y analizar su actividad catalítica en el proceso de MTO.
Metodología: Asignada a Ramón de la Serna
Perfil del/la estudiante: Graduado en Química

Producción de biocombustibles mediante catálisis heterogénea: Caracterización y actividad de los catalizadores Experimental

Tutor/a principal: Rafael Mariscal López · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: En este proyecto se pretende utilizar catalizadores bifuncionales (con centros metálicos y ácidos) para transformar directamente el ácido levulínico en esteres valéricos (biocombustibles). El plan de trabajo contempla partir de una serie de catalizadores bifuncionales sólidos y llevar a cabo las medidas de actividad catalítica en un reactor (conversión, selectividad y estabilidad). Para el análisis de los productos de reacción se efectuará un calibrado previo de los mismos mediante cromatografía de gases (CG). Además una caracterización básica del catalizador sólido antes y después de reacción será realizada con objeto de explicar su comportamiento catalítico

Síntesis y caracterización de electrocatalizadores sin metales nobles para pilas de combustible. Optimización del método de depósito del catalizador e Experimental

Tutor/a principal: María Retuerto · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Sergio Rojas · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: Los coches de pila de combustible son una alternativa sostenible a los coches de combustión, sin embargo su expansión a nivel global requiere una disminución de su precio o/y un aumento de su eficiencia. Una de las limitaciones de las pilas de combustible son los electrocatalizadores que se utilizan para sus reacciones electroquímicas, especialmente para la Reacción de Reducción de Oxígeno (ORR). Para esta reacción se utiliza platino, que es caro y escaso, siendo necesario desarrollar nuevos catalizadores sin metales nobles. En este proyecto se sintetizarán y caracterizarán electrocatalizadores sin metales nobles (basados principalmente en carbones de alto área y metales de transición) y se optimizará su deposición en el electrodo, ya que este parámetro determina la actividad de los catalizadores
Perfil del/la estudiante: Químico o ingeniero químico

Optimización del lecho catalítico para la síntesis directa de Dimetil éter. Experimental

Tutor/a principal: Sergio Rojas · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Sergio Liuzzi
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: La síntesis directa de dimetil éter desde gas de síntesis proveniente de la biomasa es un tema de gran interés. En el proyecto se sintetizarán catalizadores usando técnicas de co-precipitación e impregnación a humedad incipiente. Acondicionado de catalizadores para su uso en un reactor de lecho fijo. Manejo de un reactor de lecho fijo, desde la preparación del lecho catalítico, así como su puesta en marcha y análisis de resultados. Presentación de resultados.

Estudio estructural (por microscopía TEM) y electroquímico de óxidos mixtos como catalizadores para la Reacción de Evolución de Oxígeno (OER) en la El Experimental

Tutor/a principal: Laura Pascual · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Segundo/a tutor/a: María Retuerto · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El trabajo consistirá en la preparación y estudio de óxidos mixtos (principalmente perovskitas) como electrocatalizadores de la reacción de disociación de agua a oxígeno, OER, durante la electrólisis. Se realizará i) un estudio de caracterización inicial, para determinar estructura, morfología, tamaño de partícula y composición de las fases; ii) medidas electroquímicas, para determinar su actividad catalítica a la OER; iii) un estudio post-mortem para evaluar variaciones en la composición, morfología, tamaño de partícula y estructura de las muestras después de haber sido sometidas a la reacción catalítica. En particular, el trabajo estará enfocado al estudió de caracterización por TEM, estudiando los catalizadores antes y después de la reacción. Para entender los mecanismos de degradación estructural y composicional de los materiales en la reacción electroquímica, se utilizarán las técnicas de microscopía TEM, STEM-HAADF y HRTEM, EDX.
Perfil del/la estudiante: Químico o ingeniero químico

Nuevos procesos catalíticos en la transformación de biomasa a productos químicos de interés Experimental

Tutor/a principal: Manuel López Granados · Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC) — C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco. (Madrid)
Descripción: El estudiante tiene que ser químico o ingeniero químico con interés y capacidad para realizar un trabajo no rutinario de investigación. Antes de aceptar quiero conocer el expediente académico para conocer su formación y tener una reunión para que conozca, antes de empezar, la naturaleza de las actividades que tendría que realizar.
Perfil del/la estudiante: químico o ingeniero químico

Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) 1 propuesta

Desarrollo de materiales de electrodo para baterías de ión-Na Experimental

Tutor/a principal: Jadra Mosa Ruiz · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Mario Aparicio Ambrós · Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC) — Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco (Madrid)
Descripción: El almacenamiento de energía mediante baterías se ha convertido en un tema prioritario en base a la creciente demanda de dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos, y a la necesaria integración del flujo discontinuo de energía procedente de fuentes alternativas. Una de las líneas de investigación más importantes en el campo de las baterías es la búsqueda de nuevos materiales para electrodos en baterías de ion-Na, ya que las reservas de este metal son “ilimitadas”, se pueden procesar a bajo coste y está distribuido a nivel mundial. La propuesta de este TFM va a estar enmarcada en un proyecto EXPLORA de reciente concesión del Ministerio de Ciencia e Innovación e Universidades. Los objetivos son la síntesis de recubrimientos de NiO sobre sustrato de cobre como posible electrodo para baterías de ion-Na. Procesado del nuevo material , optimizando las condiciones de síntesis en relación a la atmósfera de reacción, voltaje y corriente. Caracterización físico-química del nuevo material tanto desde el punto de vista composicional como microestructural (cristalinidad, tamaño de partícula, porosidad, etc.) y caracterización electroquímica. El punto más importante de este proyecto es la posibilidad factible de sintetizar un nuevo material con unas excelentes propiedades como electrodo para baterías de ion-Na, alcanzando valores de capacidad de al menos 10 veces los valores actuales.
Metodología: Proyecto por el que se ha interesado el alumno Adrian Cendoya
Perfil del/la estudiante: Ingeniero Químico; Químico; Ingeniero de Materiales; Físico

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) 3 propuestas

Materiales y dispositivos magnetoeléctricos para recuperación de energía y alimentación remota Experimental

Tutor/a principal: Miguel Algueró Giménez · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Las cerámicas piezoeléctricas son una tecnología madura y ubicua, base de un abanico de dispositivos para un espectro de aplicaciones, tales como detectores, actuadores, sistemas inteligentes, generación y detección de ultrasonidos, y acústica submarina. Entre sus nuevas aplicaciones potenciales, destaca la recuperación de energía (energy harversting en inglés). Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica, y se han propuesto, por ejemplo, como alternativa a las baterías en redes de detectores desplegadas en lugares de difícil acceso.

Los materiales piezoeléctricos son también uno de los componentes de los composites magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de elementos piezoeléctricos y magnetostrictivos son transductores magnetoeléctricos, capaces de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, facilitando un concepto alternativo de recuperación de energía. Son también la base de dispositivos de alimentación remota por campos magnéticos para uso en dispositivos electrónicos implantados en el cuerpo humano, como por ejemplo sensores. Estos dispositivos se alimentan actualmente con baterías que requieren operaciones quirúrgicas para su reemplazo. Este problema limita la expansión de la tecnología, clave en la implementación de nuevos conceptos como las redes de sensores para diagnóstico precoz o seguimiento de enfermedades.

En este proyecto (o proyectos), se desarrollará un transductor magnetoeléctrico basado en nuevos materiales, y se caracterizará sus prestaciones para un dispositivo de alimentación remota. Contempla el uso de un número de procedimientos avanzados de preparación y de técnicas de caracterización de materiales, así como la introducción del estudiante a las tecnologías de recuperación y alimentación.
Perfil del/la estudiante: El proyecto es adecuado tanto para químicos, como para físicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante

Preparación de perovskitas alternativas para células solares Experimental

Tutor/a principal: Eva Maria Garcia Frutos · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Uno de los principales desafíos a los que se enfrenta la sociedad actual es la búsqueda de una fuente de energía segura, sostenible y limpia que, por un lado, permita el continuo desarrollo de nuestro modelo de sociedad y que, por otro lado, sea respetuosa con el medio ambiente evitando alteraciones irreversibles del entorno natural. La fotovoltaica es considerada como aquella con el mayor potencial de desarrollo debido al carácter inagotable y gratuito de la materia prima, el sol, y el nulo impacto sobre el medio natural. Recientemente, y fruto de la investigación en este campo en los últimos 25 años, se han investigado células solares de bajo coste con eficiencias comparables a las de silicio, son las células solares basadas en perovskitas. El Trabajo Fin de Máster consistirá en la preparación de uno de los materiales de partida necesarios para la preparación de perovskitas alternativas las cuales poseerán propiedades optoelectrónicas innovadoras que podrán dar lugar a fabricar dispositivos solares eficientes y estables con nula toxicidad.
Perfil del/la estudiante: Quimico Organico

Síntesis de esferas de carbono monodispersas porosas y su combinación con silicio mediante deposición química en fase vapor. Experimental

Tutor/a principal: Alvaro Blanco Montes · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Segundo/a tutor/a: Ceferino López Fernández · Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC)
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) — C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco (Madrid)
Descripción: Recientemente hemos optimizado un método basado en la polimerización hidrotermal del carbono de la glucosa en presencia de partículas de poliestireno que actúan como semilla. De este modo se puede controlar la síntesis de esferas porosas de carbono (amorfo) desde 300 hasta 1000 nanómetros. Una vez sintetizadas, las esferas serán objeto de una deposición de silicio amorfo mediante CVD que eventualmente rellenerá los huecos del carbono poroso, formando una estructura Carbono-Silico interconectada. El estudiante de máster optimizará este tipo de esferas para ser utilizadas en sistemas de almacenamiento de energía o su uso como electrodos en los que la monidispersidad de las partículas puede jugar un papel muy importante en sus propiedades.
Perfil del/la estudiante: Ldo en Química, Ing. Química, Ldo Física de Materiales

Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) 3 propuestas

Optimización de materiales termoeléctricos en la nano-escala Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos)
Descripción: La fabricación de materiales termoeléctricos (aquellos que pueden transformar energía térmica residual en energía eléctrica) por medios escalables y de bajo coste (como la electroquímica) es un tema de gran actualidad, ya que posibilita la obtención de fuentes de energía sostenibles para recuperar energía perdida en forma de electricidad. El grupo FINDER, del Instituto de Micro y Nanotecnología, tiene una amplia experiencia en el crecimiento por electroquímica de láminas delgadas de distintos materiales, así como de su posterior caracterización y optimización, buscándose obtener láminas de alta eficiencia, y con la menor resistividad eléctrica posible.
Lo que se propone en este trabajo es la caracterización de las propiedades de estos materiales para su optimización como materiales termoeléctricos. Sin embargo, uno de los problemas al ir a la nano-escala es disponer de sistemas de medida adecuados para medir sus propiedades de transporte (coeficiente Seebeck, conductividad eléctrica, ...) y conductividad térmica. Por ello el trabajo consistirá no sólo en la medida de las propiedades, si no en la comparación entre distintos sistemas experimentales, su adecuación a la medida en la nano-escala, y el entendimiento de sus los mismos estudiando así mismo su estructura (Difracción de Rayos X), morfología (Microscopía de Barrido electrónico) y espectroscopía Raman.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) de Tres Cantos
Perfil del/la estudiante: Graduado en Física o Ingeniería

Preparación de nano-estructuras por técnicas de anodización Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos)
Descripción: El grupo FINDER (IMN-CSIC) se encuentra actualmente entre los grupos más destacados en cuanto a estudios en materiales termoeléctricos a nivel internacional, con gran experiencia en procesos de fabricación de nano-estructuras y pionero en su caracterización. Esto se ha reflejado en un importante número de artículos publicados en revistas especializadas con alto índice de impacto. Este proyecto se basa en la fabricación de estructuras de baja dimensionalidad, tanto nano-hilos como películas delgadas, ya que esta nano-estructuración nos permite modificar propiedades de los materiales o acceder a configuraciones con un alto potencial de aplicabilidad en un gran número de campos. Conseguir nano-estructurar materiales con métodos fácilmente escalables a la industria, reproducibles y con alta calidad es el objetivo de este trabajo. Mediante técnicas de anodización, se prepararán plantillas en la nano-escala con estructuras bien definidas en las tres dimensiones del espacio. Éstas plantillas, una vez caracterizadas y optimizadas, servirán para crecer en su interior, por métodos electroquímicos, materiales semiconductores con aplicaciones en termoelectricidad, para la conversión eficiente de calor residual en energía eléctrica. El hecho de que estos materiales estén confinados en la nano-escala, así como el que se puedan variar sus parámetros geométricos a voluntad, variando la fabricación de la plantilla, repercutirá en sus propiedades de transporte, que serán también estudiadas y optimizadas en este trabajo.

El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) de Tres Cantos.
Perfil del/la estudiante: Graduado en Física o Química

Fabricación y optimización de láminas delgadas de materiales termoeléctricos por sputtering Experimental

Tutor/a principal: Olga Caballero Calero · Instituto de Micro y Nanotecnología (CSIC)
Segundo/a tutor/a: Jose Ramón Ares
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) — C/ Isaac Newton 8. PTM (Tres Cantos)
Descripción: El grupo FINDER (IMN-CSIC) se encuentra actualmente entre los grupos más destacados en cuanto a estudios en materiales termoeléctricos a nivel internacional, con experiencia en procesos de fabricación de nano-estructuras y pionero en su caracterización. Esto se ha reflejado en un importante número de artículos publicados en revistas especializadas con alto índice de impacto. Los materiales termoeléctricos son aquellos que pueden generar energía eléctrica a partir de calor residual y viceversa, con lo que ofrecen una fuente limpia de energía para aprovechar el calor generado en industria, transporte e, incluso, por el propio ser humano.
En el seno del grupo se ha desarrollado un novedoso sistema de sputtering que permite crecer láminas delgadas de materiales de alto interés desde el punto de vista termoeléctrico (selenuros de plata, selenuros de cobre) con un alto control sobre su composición, grosor, etc. Se propone en este trabajo la fabricación y estudio del comportamiento de distintas láminas de éstos materiales, buscando optimizar sus propiedades para aplicaciones termoeléctricas.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) de Tres Cantos
Perfil del/la estudiante: Graduado en Física, Química o Ingeniería

Universidad Autónoma de Madrid 1 propuesta

DESARROLLO DE MATERIALES CATODICO PARA BATERÍA METAL /AIRE Experimental

Tutor/a principal: Pilar Ocon Esteban
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: Universidad Autónoma de Madrid — c/ Francisco Tomás y Valiente (Madrid)
Descripción: El presente proyecto se enmarca en el área de nuevas tecnologías para procesos energéticos limpios y sostenibles mediante el empleo de baterías Al/aire. El objetivo principal se centra en el desarrollo de materiales catalíticos para cátodo de batería primaria Al/aire con electrolito gel, realizando ensayos eléctricos de descarga a distintas corrientes optimizando las prestaciones en potencia del dispositivo. Las tareas a realizar se centraran en:

-Síntesis de Óxidos de Mn soportados sobre materiales carbonosos por via hidrotermal
-Caracterización y evaluación de materiales catalíticos de base GRAFENO/MnOx para elemento positivo de batería Al/aire.
-Estudio de la reacción de reducción de Oxigeno mediante electrodo rotatorio y de disco anillo.
-Evaluación en batería gel con aleaciones de aluminio comerciales (serie 7XXX y 1XXX) como ánodos y los catalizadores Grafeno/MnOx, Materiales carbonosos/ MnOx.
Metodología: El proyecto propuesto tiene carácter experimental, se realizará en Fac. Ciencias Modulo 02, laboratorio 408 y será dirigido por Pilar Ocon Esteban (Catedrática del Departemento de Quimica Fisica Aplicada)

e4e soluciones 14 propuestas

1. Estudio técnico y económico de medidas de eficiencia energética en sistemas eléctricos de fabricación (motores, maquinas, compresores, balanceo de Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: xxxx
Perfil del/la estudiante: ingenieros

2. Estudio técnico y económico de medidas de eficiencia energética en sistemas de climatización aerotermos mediante tecnología adiabática directa e in Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: XXX
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

3. Estudio técnico y económico de medidas de eficiencia energética en sistemas de climatización aerotermos mediante recuperadores de calor de climati Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de medidas de eficiencia energética en sistemas de climatización aerotermos mediante recuperadores de calor de climatización y de proceso
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

4. Estudio técnico y económico de medidas de eficiencia energética en sistemas de calefacción mediante el cambio de sistemas de combustión (calderas) Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de medidas de eficiencia energética en sistemas de calefacción mediante el cambio de sistemas de combustión (calderas) por sistemas aerotermos (bombas de calor)
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

5. Estudio técnico y económico de medidas de eficiencia energética en sistemas de climatización aerotermos mediante el rediseño de circuitos y parámet Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de medidas de eficiencia energética en sistemas de climatización aerotermos mediante el rediseño de circuitos y parámetros de gestión
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y económico de aplicación de sistemas de micro-cogeneración y micro-trigeneración en clientes Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de aplicación de sistemas de micro-cogeneración y micro-trigeneración en clientes
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y económico de sistemas de energía termosolar para mejora de la eficiencia en sistemas de climatización aerotermos en los compresor Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de sistemas de energía termosolar para mejora de la eficiencia en sistemas de climatización aerotermos en los compresores
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y económico de sistemas de energía termosolar para mejora de la eficiencia en cámaras frigoríficas Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de sistemas de energía termosolar para mejora de la eficiencia en cámaras frigoríficas
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y económico de medidas de aprovechamiento del excedente eléctrico de una planta fotovoltaica para autoconsumo sin vertido a red en Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de medidas de aprovechamiento del excedente eléctrico de una planta fotovoltaica para autoconsumo sin vertido a red en energía util (calor, trabajo, etc.)
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y metodología para la elaboración de curva de carga lo mas detallada según perfil y datos de distribuidora para elaboración Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: 5. Estudio técnico y metodología para la elaboración de curva de carga lo mas detallada según perfil y datos de distribuidora para elaboración
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y económico los parámetros de optimización de uso de puntos de recarga de vehículo eléctrico según perfil de consumo del cliente Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico los parámetros de optimización de uso de puntos de recarga de vehículo eléctrico según perfil de consumo del cliente
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y económico de los sistemas de micro-almacenamiento energético y uso para optimización de costes de la factura eléctrica según perfil Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de los sistemas de micro-almacenamiento energético y uso para optimización de costes de la factura eléctrica según perfil de consumo del cliente
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y económico de los protocolos y tecnologías de comunicación y gestión aplicables en el sector energético por tipología de consumo Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de los protocolos y tecnologías de comunicación y gestión aplicables en el sector energético por tipología de consumo
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

Estudio técnico y económico de la viabilidad de microredes cerradas o mixtas (con arte del consumo de la red general) en distintos sectores y clien Experimental

Tutor/a principal: Emilio de Andrés Bárcena · e4e soluciones
Tipo de trabajo: Experimental
Lugar de realización: e4e soluciones — C/ Joaquin Maria Lopez 23, planta -2 (Madrid)
Descripción: Estudio técnico y económico de la viabilidad de microredes cerradas o mixtas (con arte del consumo de la red general) en distintos sectores y clientes
Perfil del/la estudiante: Ingenieros

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