2024-25
Propuesta de TFM Nº 1
Tutor/es: Cristina Vicente Manzano (cristina.vicente@csic.es) y Cristina Vicente Manzano (cristina.vicente@csic.es)
Centro: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC)
Dirección: C/ Isaac Newton 8. PTM
Localidad: Tres Cantos
Perfil del estudiante: físico, químico o ingeniero
Título: Fabricación de materiales nanoestructurados para su utilización como enfriadores radiativos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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/
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 2
Tutor/es: Giuseppe Rattá Gutiérrez (giuseppe.ratta@ciemat.es)
Centro: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Dirección: Avda. Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Bachelor’s degree in Physics, Engineering, Computer Science, or a related field. Programing skills (preferably Python or Matlab) are a plus
Título: Estimación de Señales del Plasma Mediante Técnicas de Inteligencia Artificial
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
________________________________________
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.
________________________________________
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.
________________________________________
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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 3
Tutor/es: Edgar Leon Gutierrez (edgar.leon@ciemat.es) y Rebeca Hernández Pascual (rebeca.hernandez@ciemat.es)
Centro: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Dirección: Avda. Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniero/a, Físico/a o afines
Título: Técnicas avanzas de fabricación aditiva en materiales de interés energético
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 4
Tutor/es: Esperanza Ruiz Martínez (esperanza.ruiz@ciemat.es) y María José Escudero Berzal (m.escudero@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Energía, Materiales), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales).
Título: Desarrollo de electrodos para la conversión de energía y producción de hidrógeno y precursores de combustibles verdes en celdas reversibles de óxido sólido.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 5
Tutor/es: Jose Maria Sanchez Hervas (josemaria.sanchez@ciemat.es) y Ana María Frenandez Fernandez (AnaM.Fernandez@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniería (Química, Industrial, Minas, Energía), Grado en Ciencias (Químicas, Ambientales)
Título: Biomasa y residuos como precursores de la producción acoplada de hidrógeno y biometano en el nuevo escenario de transición energética industrial
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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
Observaciones: 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 asociada2024-25
Propuesta de TFM Nº 6
Tutor/es: Sol Carretero Palacios (sol.carretero@csic.es) y Jaime Bueno Benito (jaime.bueno@csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del 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.
Título: Diseño optoelectrónico y optimización de celdas solares bifaciales basadas en perovskitas de haluro: Aplicaciones en entornos estratégicos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: Este proyecto, se realizará bajo la supervisión de la ganadora del Premio a la Mejor Dirección de Tesis Novel 2023 del CSIC.2024-25
Propuesta de TFM Nº 7
Tutor/es: Sergio Carrasco Garrido (sergio.carrasco@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: Mostoles
Perfil del estudiante: Química Inorgánica y de Materiales
Título: Nuevas redes metal-orgánicas para la valorización de CO2
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 8
Tutor/es: Bernd Wicklein (bernd@icmm.csic.es) y ICMM Pascual CSIC (cristina.pascual@csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Químico, físico
Título: Fabricación y estudio de nanogeneradores piezoeléctricos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: El proyecto está vinculado a una beca JAE-Intro remunerada (#ICMM-13) del CSIC: https://www.icmm.csic.es/en/formacion-y-empleo/jae-intro2024-25
Propuesta de TFM Nº 9
Tutor/es: Mario Aparicio Ambrós (maparicio@icv.csic.es) y Jadra Mosa Ruiz (jmosa@icv.csic.es)
Centro: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Dirección: Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Químico, Ingeniero, Físico
Título: Nuevas membranas híbridas orgánico-inorgánicas alcalinas para Pilas de Combustible y Electrolizadores de Agua de baja temperatura
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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).
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 10
Tutor/es: Paloma Ferreira Aparicio (paloma.ferreira@ciemat.es) y Alba María Fernández Sotillo (albamaria.fernandez@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Químico o ingeniero químico
Título: Evaluación de nuevos componentes para celdas electroquímicas de generación de hidrógeno.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 11
Tutor/es: Jadra Mosa Ruiz (jmosa@icv.csic.es) y Mario Aparicio Ambrós (maparicio@icv.csic.es)
Centro: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Dirección: Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Química; Fisica; Ingeniería de materiales; dobles grados en energía
Título: Diseño de materiales sostenibles para electrodos de aire de Baterías Zn-O2
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 12
Tutor/es: Jose Ramón Ares (joser.ares@uam.es) y Paula Prieto Porras (paula.prieto@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante:
Título: Explorando las películas ultra-finas de magnesio como sensores ópticos de hidrógeno
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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).
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 13
Tutor/es: Célia Tavares de Sousa (celia.tsousa@uam.es) y Francisco Fernandez Alonso (francisco.fernandez01@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Físico, químico, ingeniero químico, ingeniero industrial.
Título: Estudio de nanoestructuras de black TiO2 para aplicaciones en la producción de hidrógeno verde
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 14
Tutor/es: Javier Pérez Carvajal (jperez@icmm.csic.es) y Pilar Aranda Gallego (pilar.aranda@csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Grado en Quimica, Grado en Fisica, Ingenieria Quimica, Ingenieria de Materiales
Título: Desarrollo de películas híbridas formadas por sólidos 2D/nanoMOFs y exploración de su aplicación en transformaciones energéticas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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)2024-25
Propuesta de TFM Nº 15
Tutor/es: Avelina Arnanz Lara (avi.arnanz@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante:
Título: Preparación y caracterización de nuevos materiales porosos como fotocatalizadores multifuncionales
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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 Cantoblanco2024-25
Propuesta de TFM Nº 16
Tutor/es: Raquel Caballero Mesa (raquel.caballero@csic.es) y David Payno Zarceño (david.payno@uam.es )
Centro: Instituto de Óptica-CSIC
Dirección: Calle Serrano 121
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Grado en Física, Química, Ingeniería de Materiales
Título: Fabricación y caracterización de láminas delgadas de Sb2S3 para aplicaciones fotovoltaicas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 17
Tutor/es: Gema Tabares Jimenez (gema.tabares@uam.es) y Andrés Redondo Cubero (andres.redondo@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Grado en Física, Química, e Ingeniería.
Título: ANÁLISIS DEL ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO EN MoSeTe BIDIMENSIONAL MEDIANTE LA TÉCNICA DE HACES DE IONES
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 18
Tutor/es: Eva Maria Garcia Frutos (emgfrutos@icmm.csic.es) y Carmen Munuera Lopez (cmunuera@icmm.csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Quimico
Título: Preparacion de moleculas organicas para aplicacion en dispositivos electronicos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 19
Tutor/es: Gema Tabares Jimenez (gema.tabares@uam.es) y Carlos Garcia Nuñez (carlos.carcianunez@glasgow.ac.uk)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Físico, químico o ingeniero.
Título: ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES ESTRUCTURALES, ELÉCTRICAS Y ÓPTICAS DEL ÓXIDO DE GRAFENO Y SU VIABILIDAD PARA LA DETECCION Y RESERVA DE HIDRÓGENO
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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 242-249,2024-25
Propuesta de TFM Nº 20
Tutor/es: Nerea García Rodríguez (nerea.garcia@ciemat.es) y Edgar Leon Gutierrez (edgar.leon@ciemat.es)
Centro: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Dirección: Avda. Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Perfil de Ingeniería, Física o similares
Título: Estudio de aceros avanzados para aplicaciones como material estructural en fusión nuclear
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 21
Tutor/es: Olga Caballero Calero (olga.caballero@csic.es)
Centro: Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC)
Dirección: C/ Isaac Newton 8. PTM
Localidad: Tres Cantos
Perfil del estudiante: Físico, Ingeniero, Químico...
Título: Optimización y Caracterización de Generadores Termoeléctricos Flexibles Nano-estructurados para la Recuperación Energética
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 22
Tutor/es: Araceli Fuerte Ruiz (araceli.fuerte@ciemat.es) y Rita X Valenzuela Balderrama (r.valenzuelat@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Titulación Nivel Meces III en Ciencias/Ingeniería
Título: Desarrollo de nuevos materiales nanotubulares para el uso directo de biogás en una pila de combustible de alta temperatura
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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
Observaciones: Para cualquier aclaración o consulta los estudiantes pueden contactar directamente por correo electrónico con el tutor2024-25
Propuesta de TFM Nº 23
Tutor/es: Rufino Manuel Navarro Yerga (r.navarro@icp.csic.es) y Noelia Mota Toledo (noelia.mota@icp.csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Madrid
Título: Desarrollo de catalizadores para la producción de combustible sintético metanol a partir de CO2
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 24
Tutor/es: Miguel Algueró Giménez (malguero@icmm.csic.es) y Alicia Castro Lozano (a.castro@csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: El proyecto es adecuado tanto para físicos como para químicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante.
Título: Nuevos materiales ferroeléctricos libres de plomo para aplicaciones en energía: recolección frente a almacenamiento
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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)2024-25
Propuesta de TFM Nº 25
Tutor/es: Mª Nuria Sánchez Egido (nuria.sanchez@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Titulación: Licenciatura, Ingeniería, Arquitectura, Grado en Física o equivalentes
Título: Mejora del Desempeño Energético de Edificios a través de Análisis de Datos y Técnicas de Simulación
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 26
Tutor/es: Álvaro Tolosana (alvaro.tolosana@csic.es) y Miguel Antonio Peña (mapena@icp.csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Con conocimiento de química-física, preferiblemente en catálisis y electroquímica
Título: Desarrollo de fotoelectrocatalizadores basados en óxidos mixtos para la producción de hidrógeno
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 27
Tutor/es: Juan José Vilatela García (juanjose.vilatela@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Materiales
Dirección: Tecnogetafe, Calle Eric Kandel, 2
Localidad: Getafe
Perfil del estudiante: Se recomienda tener un Grado en Química, Física o Ciencia de Materiales y un conocimiento experimental básico de electroquímica.
Título: Estrategias para mejorar la ciclabilidad de ánodos hechos 100% de nanohilos de Silicio en baterías de ion litio de estado sólido
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 28
Tutor/es: Flaviano García Alvarado (flaga@ceu.es) y Alois KarlKuhn (akuhn@ceu.es)
Centro: Universidad San Pablo CEU
Dirección: Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe
Localidad: Pozuelo de Alarcón/Alcorcón
Perfil del estudiante: Grado en Química, Grado Ciencia de materiales, Grado en Ingeniería Química
Título: Síntesis y caracterización de materiales para baterías de litio y sodio: nuevos electrodos polianiónicos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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 ).2024-25
Propuesta de TFM Nº 29
Tutor/es: Concepción Caravaca Moreno (c.caravaca@ciemat.es) y Paloma Ferreira Aparicio (paloma.ferreira@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Persona con motivación, que le guste y tenga interés en el trabajo experimental
Título: Evaluación del comportamiento de una celda de electrólisis PEM para producción de hidrógeno.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 30
Tutor/es: María Victoria Martínez Huerta (mmartinez@icp.csic.es) y Pablo Arévalo Cid (pablo.arevalo@csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniería Química o Químicas
Título: Desarrollo de un electrolizador para la conversión electroquímica selectiva de CO2 a productos multicarbono (C2+)
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.).
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 31
Tutor/es: María Victoria Martínez Huerta (mmartinez@icp.csic.es) y Pablo Arévalo Cid (pablo.arevalo@csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Químicas o Ingeniería Química
Título: Elucidación de la fase activa de nuevos catalizadores para la electrólisis de agua mediante el uso de técnicas de caracterización espectro-electroquímicas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 32
Tutor/es: Celia Polop Polop (celia.polop@uam.es) y Noelia Maldonado Gavilan (noelia.maldonado@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Rama Física o ingeniería
Título: Desarrollo instrumental para el estudio in-situ de baterías de iones de litio de estado sólido mediante técnicas de haces de iones y electroquímicas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 33
Tutor/es: Maria Dolores Ynsa Alcala (m.ynsa@uam.es) y Francisco Javier Fernández Alonso (francisco.fernandez01@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Físico, químico, ingeniero químico
Título: Estudio de nanoestructuras de óxidos metálicos incorporadas con nanopartículas plasmónicas para aplicaciones en producción de hidrogeno
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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 estudian2024-25
Propuesta de TFM Nº 34
Tutor/es: Alois Kuhn (akuhn@ceu.es) y Flaviano García Alvarado (flaga@ceu.es)
Centro: Universidad San Pablo CEU
Dirección: Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe
Localidad: Boadilla del Monte
Perfil del estudiante: Graduado en Química, Ingeniería Química, Ingeniería de Materiales
Título: Síntesis y caracterización de compuestos de Azul de Prusia como cátodos para baterías de ion magnesio
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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).
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 35
Tutor/es: Fabrice Leardini (fabrice.leardini@uam.es) y Miguel Algueró Giménez (malguero@icmm.csic.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante:
Título: Estructuras termoeléctricas/piezoeléctricas tipo perovskita para recolección de energía de fuentes múltiples
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 36
Tutor/es: María González Viada (maria.gonzalez@ciemat.es) y Guiomar Delgado Soria (guiomar.delgado@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Estudiante de Química, Física o Ingeniería de Materiales
Título: Desorción de deuterio en cerámicas de litio con aplicación en la envoltura tipo HCPB de un reactor de fusión
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 37
Tutor/es: María González Viada (maria.gonzalez@ciemat.es) y Miguel Angel Monge (mmonge@fis.uc3m.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Químic@, Físic@ o Ingenier@ de Materiales
Título: Cerámicas multicomponente estabilizadas por su alta entropía. Aproximación mediante simulación a composiciones con propiedades para su aplicación en fusión nuclear
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 38
Tutor/es: Ignacio Jose Villar García (ignacio.villargarcia@ceu.es) y Chandrasekar Mayandi Subramaniyam (mayandi@ceu.es)
Centro: Universidad San Pablo CEU
Dirección: Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe
Localidad: Boadilla del Monte
Perfil del estudiante: Madrid
Título: Desarrollo de nuevas baterías recargables de magnesio basadas en líquidos iónicos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: Perfil del estudiante: químico, físico, ingeniero químico.2024-25
Propuesta de TFM Nº 39
Tutor/es: Chandrasekar M Subramaniyam (mayandi@ceu.es) y Ignacio Jose Villar García (ignacio.villargarcia@ceu.es)
Centro: Universidad San Pablo CEU
Dirección: Ctra. de Boadilla del Monte, Km. 5,300. Urb. Montepríncipe
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Chemistry, Applied Chemistry, Chemical Engineering; Materials Science Engineering, Nanotechnology
Título: Nuevos nanomateriales de alta capacidad para baterías post-litio (Na y Mg)
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 40
Tutor/es: Alberto de la Calle Alonso (alberto.delacalle@csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: químico, ingeniero químico, ciencias experimentales
Título: Síntesis y Caracterización de Perovskitas Seleccionadas por IA para la Producción de Hidrógeno mediante Ciclos Termoquímicos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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).
Observaciones: 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.2020.02.126.2024-25
Propuesta de TFM Nº 41
Tutor/es: Belén Bachiller Baeza (b.bachiller@icp.csic.es) y Consuelo Alvarez Galván (c.alvarez@icp.csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Químico, Ingeniero
Título: Catalizadores bimetálicos para la reducción de dióxido de carbono a monóxido de carbono con hidrógeno
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 42
Tutor/es: Marta Liras Torrente (marta.liras@imdea.org) y Hakan Bildirir (hakan.bildirir@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: Mostoles
Perfil del estudiante: One or more of these qualifications: Organic Synthesis, polymeric materials, electrochemistry, batteries.
Título: Materiales orgánicos como componentes de electrodos para aplicaciones de almacenamiento de energía (baterías)
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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).2024-25
Propuesta de TFM Nº 43
Tutor/es: Antonio Ávila Marin (antonio.avila@ciemat.es) y Antonio Sanchez Avila-Marin (Daniel.Sanchez@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del 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.
Título: Simulación CFD de receptores volumétricos avanzados para plantas de torre central
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: El trabajo debe de realizarse físicamente en CIEMAT, en la Avenida Complutense 40.2024-25
Propuesta de TFM Nº 44
Tutor/es: Antonio Ávila Marin (antonio.avila@ciemat.es) y Daniel Sanchez Señoran (Daniel.Sanchez@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del 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.
Título: Simulación CFD de receptores tubulares avanzados para plantas de torre central
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: El trabajo debe de realizarse físicamente en CIEMAT, en la Avenida Complutense 40.2024-25
Propuesta de TFM Nº 45
Tutor/es: rebeca marcilla (rebeca.marcilla@imdea.org) y Nagaraj Patil (nagaraj.patil@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: mostoles
Perfil del 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.
Título: Electrolitos innovadores para baterías de Zn acuosas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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)
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 46
Tutor/es: Sergio Pinilla Yanguas (sergio.pinilla@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: Móstoles
Perfil del estudiante: Física, Química, Ingeniería Química o similar
Título: Impresión 3D de electrodos de baterías
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: Es necesario que la jornada en el centro sea al menos 4h/dia.2024-25
Propuesta de TFM Nº 47
Tutor/es: Nataly Carolina Rosero Navarro (rosero@icv.csic.es)
Centro: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Dirección: Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco
Localidad: MADRID
Perfil del estudiante:
Título: Síntesis de electrolitos solidos inorgánicos, monitoreo de la reacción de Li2S-P4S10 en solventes mediante espectroscopia Raman in situ
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 48
Tutor/es: Nataly Carolina Rosero Navarro (rosero@icv.csic.es)
Centro: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Dirección: Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco
Localidad: MADRID
Perfil del estudiante:
Título: Preparación de electrodos de silicio para baterías de estado solido
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 49
Tutor/es: Nataly Carolina Rosero Navarro (rosero@icv.csic.es)
Centro: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Dirección: Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco
Localidad: MADRID
Perfil del estudiante:
Título: Electrolitos solidos de microestructura diseñada para vehiculos electricos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 50
Tutor/es: Fernando Arranz Merino (fernando.arranz@ciemat.es) y Beatriz Brañas Lasala (beatriz.branas@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniero (también podría ser un físico al que le guste realizar el trabajo de diseño descrito más arriba)
Título: Diseño de experimentos para probar materiales previstos en reactores de Fusión
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 51
Tutor/es: Marisol Faraldos Izquierdo (mfaraldos@icp.csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Conocimientos de química, física, ingeniería de materiales, electroquímica, o análogos.
Título: Desarrollo y fabricación de semiceldas solares de perovskita.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: Persona creativa, autónoma, con iniciativa y habilidades manuales.2024-25
Propuesta de TFM Nº 52
Tutor/es: Marisol Faraldos Izquierdo (mfaraldos@icp.csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Conocimientos de química, electroquímica, o análogos.
Título: Síntesis de e-fuels mediante foto-electro-reducción de CO2
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: Persona autónoma, con iniciativa.2024-25
Propuesta de TFM Nº 53
Tutor/es: Jesús Ricote Santamaría (j.ricote@csic.es) y Íñigo Bretos Ullívarri (ibretos@icmm.csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: C/ Sor Juana Inés de la Cruz 3, Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Grado en Física, Ingeniería de Materiales
Título: Recolección de energía piezoeléctrica con láminas delgadas de óxido flexibles
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 54
Tutor/es: Sebastian Hendricks (sebastian.hendricks@ciemat.es) y María Sánchez Arenillas (Maria.Sanchez@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del 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
Título: Desarrollo numérico y experimental de un inyector de deuterio para un experimento de litio líquido relevante para IFMIF-DONES
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 55
Tutor/es: José Olivares Villegas (jose.olivares@csic.es)
Centro: CSIC, Instituo de Optica y CMAM, UAM
Dirección: C/Serrano 121
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Físico, Ingeniero
Título: Micro y nano procesado singular de materiales mediante irradiación con iones pesados de alta energía y pulsos láser.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: Se ofrece y sugiere visita al Centro CMAM,UAM para comentar en persona los detalles de los posibles trabajos a realizar2024-25
Propuesta de TFM Nº 56
Tutor/es: David Martín y Marero (david.martinymarero@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Haber cursado la asignatura de \"Simulación Computacional y Automatización de Sistemas\"
Título: 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
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: Es una trabajo teórico a realizar con ordenadores.2024-25
Propuesta de TFM Nº 57
Tutor/es: Pablo Lustemberg (p.lustemberg@csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: C/ Marie Curie 2. Campus de Cantoblanco.
Localidad: Cantoblanco, Madrid
Perfil del estudiante: Graduado de Química, Física o carreras afines
Título: Diseño computacional de catalizadores de óxido metálico asistido por aprendizaje automático para una química sostenible
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 58
Tutor/es: Gema San Vicente Domingo (gema.sanvicente@ciemat.es) y Naia Barandica Perez (Naia.barandica@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Preferible químico, medioambiental
Título: Recubrimientos hidrofóbicos anti-ensuciamiento para componentes de sistemas térmicos de concentración
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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..)
Observaciones: Cualquier duda que pueda surgir, no dudéis en contactarnos por mail o visitarnos en el CIEMAT.2024-25
Propuesta de TFM Nº 59
Tutor/es: Daniel Herranz González (daniel.herranz@uam.es) y Pablo del Mazo Sevillano (pablo.delmazo@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Recomendable experiencia y/o motivación de trabajo de laboratorio.
Título: Síntesis avanzada de membranas y optimización asistida por IA para la producción de H2 Verde
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: TFG experimental. Para cualquier duda se puede contactar con los tutores en el correo daniel.herranz@uam.es2024-25
Propuesta de TFM Nº 60
Tutor/es: Jose Manuel Clamagirand Garcia (jose.clamagirand@mobility.sener)
Centro: SENER Mobility S.A.
Dirección: Calle Severo Ochoa 4
Localidad: Tres Cantos
Perfil del estudiante: Interés en almacenamiento energético. Interés en funcionamiento de mercado y en concreto el relativo al almacenamiento energético. Tratamiento de datos
Título: Estudio de una planta desaladora MED-TVC con almacenamiento térmico
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 61
Tutor/es: Jose Manuel Clamagirand Garcia (jose.clamagirand@mobility.sener)
Centro: SENER Mobility S.A.
Dirección: Calle Severo Ochoa 4
Localidad: Tres Cantos
Perfil del estudiante: Interés en almacenamiento energético y en concreto en almacenamiento hidráulico. Interés en tratamiento de aguas y desalación
Título: Estudio de una desaladora de osmosis inversa RO con almacenamiento de agua a presión
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 62
Tutor/es: Pablo del Mazo Sevillano (pablo.delmazo@uam.es) y Daniel Herranz González (daniel.herranz@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Recomendable haber cursado alguna asignatura relacionada con Química Computacional y tener interés por la programación.
Título: Estudio computacional de los procesos de difusión de OH- en membranas para la producción de hidrógeno verde.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 63
Tutor/es: Ruben Mas Balleste (ruben.mas@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del 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.
Título: MATERIALES ORGANICOS POROSOS FOTOCATALÍTICOS: SOLUCIONES A RETOS ENERGETICOS Y MEDIOAMBIENTALES
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 64
Tutor/es: Álvaro Muñoz Noval (almuno06@ucm.es) y Noemí Carmona Tejero (ncarmona@ucm.es)
Centro: Universidad Complutense de Madrid
Dirección: Plaza de las Ciencias, 1
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: TFM pre-asignado.
Título: Catalizadores sol-gel eficientes basados en perovskitas nanoestructuradas de molibdeno y lantano
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 65
Tutor/es: Celia Navarro Pedrero (cnavarro@enagas.es)
Centro: Enagás
Dirección: Paseo de los Olmos, 19
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniero químico.
Título: Transformación de infraestructuras gasistas para el transporte de nuevas moléculas. Caso práctico: proyecto de CCUS en el norte de España.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: El TFM propuesto puede estar sujeto a cambios de alcance en función de los recursos disponibles en cada momento.2024-25
Propuesta de TFM Nº 66
Tutor/es: Harvey Amorín González (hamorin@icmm.csic.es) y Miguel Algueró Giménez (malguero@icmm.csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: Calle Sor Juana Inés de la Cruz 3
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: El proyecto es adecuado para un estudiante con el grado de química. Apalabrado con Evelyn Garavito Espinosa
Título: Materiales híbridos magnetoeléctricos para dispositivos flexibles de recolección de energía
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 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.2024-25
Propuesta de TFM Nº 67
Tutor/es: Yves Huttel (huttel@icmm.csic.es) y Lidia Martínez Orellana (lidia.martinez@icmm.csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: c/ Sor juana Inés de la Cruz, 3
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Grado en Física
Título: Síntesis en fase gas de nanopartículas de aleacion de alta entropía FeCrMnCoPt
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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,…)
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 68
Tutor/es: Miguel Angel Camblor Fernández (macamblor@icmm.csic.es) y Ricardo Jiménez Riobóo (riqjim@icmm.csic.es)
Centro: Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC)
Dirección: c/ sor Juana Inés de la Cruz, 3
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Químico
Título: Membranas zeolíticas como electrolitos sólidos para baterías
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 69
Tutor/es: Miguel Ramos (miguel.ramos@totalenergies.com)
Centro: TotalEnergies Renewables
Dirección: C/ Rivera del Loira, 38
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante:
Título: Estudio de alternativas de diseño de un Parque Fotovoltaico y determinación de la solución óptima.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 70
Tutor/es: Jose Antonio La Cal Herrera (direccion@bioliza.es)
Centro: Recursos estratégicos de biomasa S.L.
Dirección: Plaza Deán Mazas, 4, 4º A
Localidad: Jaén
Perfil del estudiante: Ingeniero químico, químico, ingeniero en energías, ciencias ambientales, con experiencia en valorización de biomasa o digestión anaerobia.
Título: Evaluación técnica y económica para la producción de biometano a partir de residuos agroalimentarios en España
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25
Propuesta de TFM Nº 71
Tutor/es: Álvaro Tolosana Moranchel (alvaro.tolosana@csic.es) y Miguel Antonio Peña Jiménez (mapena@icp.csic.es)
Centro: Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)
Dirección: Marie Curie, 2
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Con conocimiento de química-física, especialmente de catálisis y electroquímica
Título: Desarrollo de electrocatalizadores para la producción de H2O2
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar: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.
Observaciones: 2024-25