2022-23
Propuesta de TFM Nº 1
Tutor/es: Elisabetta Carella (elisabetta.carella@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Física, química o ingenierías
Título: Estudio de compatibilidad de materiales para reactores de fusión con Pb–17Li
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Uno de los mayores problemas con los que se encuentran aquellos conceptos de reactor de fusión que manejan metales líquidos como generadores de tritio (el combustible principal junto al deuterio), es la corrosión que se produce por reacción directa entre la mezcla eutéctica Li-Pb y la superficie de los materiales en contacto.
La corrosión provoca efectos muy negativos sobre los materiales, entre los que cabe destacar la disolución preferencial de algunos elementos aleantes, la infiltración del metal líquido y la comparsa de nuevas fases.
A nivel macroscópico estos efectos se traducen en degradación de las propiedades mecánicas por acumulación de daño sobre la superficie dañada. Los procesos comentados pueden inducir la formación de dislocaciones y modificar parámetros estructurales como la velocidad de deformación , la fluencia o la fatiga. A parte modificar las características físicas del material, induciendo a importantes problemas a nivel de seguridad cuales la permeación del tritio al refrigerante.
El objetivo principal de éste trabajo es resolver aspectos de los principios básicos sobre la corrosión, como la compatibilidad química con algunos materiales.
Para ello se trabajará con composiciones de Pb-Li fundido y se prestará especial atención al exceso de litio.
Tras los ensayos de corrosión en el laboratorio de metales líquidos, se propone una caracterización exhaustiva de los materiales corroídos con las diferentes técnicas presentes en nuestros laboratorios de materiales (SIMS, SEM, XPS, microscopio óptico, etc..).
Observaciones: Se trata de un trabajo con una buena parte experimental, mucha caracterización y un estudio detallado sobre las variaciones químico-físicas que pueden ocurrir en un material sujeto a las extremas condiciones de un reactor de Fusión2022-23
Propuesta de TFM Nº 2
Tutor/es: Laura Collado Brunete (laura.collado@imdea.org) y Mariam Barawi Moran (mariam.barawi@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: Móstoles
Perfil del estudiante: Química, Ingeniería Química, Ciencias Ambientales y similar
Título: Fotosíntesis Artificial para la producción de amoníaco solar
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La producción de amoniaco solar es un proceso energético con gran potencial para lograr la transición hacia una economía neutra en carbono. En la actualidad, existe un gran interés en la búsqueda de rutas sostenibles para la síntesis de amoniaco, que permitirían ampliar el uso de este compuesto en un amplio abanico de aplicaciones: fertilizantes, combustibles (vehículos, transporte marítimo, aviones), generación de electricidad, almacenamiento de energía, industria química, etc.
Este trabajo explora una ruta verde de producción de amoníaco basada en la reducción fotocatalítica de N2, empleando agua y distintos materiales semiconductores activos bajo iluminación UV o UV/visible.
El trabajo experimental engloba la preparación de fotocatalizadores basados en materiales abundantes y no tóxicos mediante métodos hidrotermales y sol-gel. Estos fotocatalizadores serán probados en la reacción de reducción de N2 en amoniaco en fase líquida (realización de ensayos y análisis mediante cromatografía de gases/colorimetría).
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 3
Tutor/es: Miguel Algueró Giménez (malguero@icmm.csic.es) y Harvey Amorín González (hamorin@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: El proyecto es adecuado tanto para físicos, como para químicos o ingenieros, pudiendo orientarse de acuerdo con la formación e intereses del estudiante
Título: Materiales y dispositivos piezoeléctricos para recolección de energía y alimentación remota
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Los materiales cerámicos y poliméricos piezoeléctricos son una tecnología madura y ubicua, base de un abanico de dispositivos, tales como transductores, detectores, actuadores y sistemas inteligentes. Entre sus nuevas aplicaciones, destaca la recolección de energía (Energy Harversting en inglés). Estos materiales son capaces de transformar las vibraciones mecánicas ambientales en energía eléctrica para alimentar electrónica de baja potencia. Son, por ejemplo, una alternativa a las baterías en redes de sensores inalámbricos, fundamentales para la industria 4.0 y la IoT.
Los materiales piezoeléctricos son también uno de los componentes de los composites magnetoeléctricos. Estos materiales compuestos de elementos piezoeléctricos y magnetostrictivos son transductores magnetoeléctricos, capaces de transformar campos magnéticos residuales en energía eléctrica, facilitando un concepto alternativo de recolección. Se están considerando también para alimentación remota por campos magnéticos de dispositivos electrónicos implantados en el cuerpo humano, que evitan la necesidad de reemplazar baterías por cirugía. Son clave en el desarrollo de redes de sensores para diagnóstico precoz o seguimiento de enfermedades.
Este proyecto está concebido como una iniciación a la investigación en materiales electroactivos, en concreto para transducción piezoeléctrica y magnetoeléctrica, e introducción a las tecnologías de recuperación de energía. Contempla el desarrollo de un nuevo material compuesto bajo diseño, incluyendo su procesado, así como su caracterización estructural y microestructural, y de sus propiedades orientada a su aplicación en recuperación de energía.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 4
Tutor/es: Inés García Benito (ingarc10@ucm.es)
Centro: Instituto IMDEA Nanociencia
Dirección: Campus Universitario Cantoblanco, Calle Faraday,9
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Formación en ciencias (química, física o ingeniería). Conocimiento alto de inglés.
Título: Diseño y fabricación de células solares basadas en perovskita 2D/3D
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La finalidad de este trabajo de investigación a realizar en el laboratorio de fotovoltaica de IMDEA nanociencia es el desarrollo del trabajo fin de master correspondiente al master de de Energías y Combustibles para el futuro de la Universidad Autónoma de Madrid, curso académico 2022-2023.
Para ello los principales objetivos se centrarán en el aprendizaje de la fabricación de células solares basadas en perovskita y la implantación de nuevos materiales orgánicos para la mejora de su funcionamiento y estabilidad.
Inicialmente se aprenderán los detalles para la correcta preparación de células de aprovechamiento de la energía solar (a escala de laboratorio será con simulador solar) tanto en configuración mesoporosa como plana y se facilitará información sobre lo publicado en literatura científica en este campo así como acerca de la extensa experiencia del grupo de investigación. Posteriormente, se incluirán nuevos materiales orgánicos con el fin de alcanzar no solo un buen funcionamiento del dispositivo fotovoltaico si no además un aumento de la estabilidad del dispositivo.
Observaciones: Se desarrollará en IMDEA nanociencia.2022-23
Propuesta de TFM Nº 5
Tutor/es: 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, caracterización de nanoestructuras y su autoescalado para su utilización como enfriadores radiativos.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El grupo FINDER (IMN-CSIC) se encuentra actualmente entre los grupos más destacados en cuanto a estudios en materiales termoeléctricos a nivel internacional, con gran experiencia en procesos de fabricación de nano-estructuras y pionero en su caracterización.
Este proyecto se basa en la fabricación y caracterización de distintas nanoestructuras para aplicarse como enfriadores radiativos. El enfriamiento radiativo es el proceso por el cual un cuerpo pierde calor por radiación térmica, de modo que aprovecha el frío extremo del espacio exterior para enfriar el planeta, y a su vez puede enviar radiación de la luz solar hacia el vacío del espacio.
En un primer lugar, se desarrollará la fabricación y caracterización a nivel estructural, morfológico, y de sus propiedades ópticas tanto en el visible como en el infrarrojo de distintas nanoestructuras con el fin de utilizarlos como enfriadores radiativos. En segundo lugar, se caracterizarán sus propiedades como enfriadores radiativos, temperatura máxima de enfriamiento y potencia máxima de enfriamiento, controlando las condiciones atmosféricas con la ayuda de una estación atmosférica. A continuación, se realizará el autoescalado para tener una aplicación más real a nivel industrial. El candidato en cuestión obtendrá conocimientos en cuando a la caracterización de distintas nanoestructuras para el ahorro de energía mediante la disminución de la temperatura.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMN-CSIC) de Tres Cantos.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 6
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: Madrid
Título: Síntesis de catalizadores bifuncionales basados en nitruros para baterías Zn-aire acuosas en medio alcalino
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Las baterías litio-O2 con electrolitos acuosos se han propuesto para almacenamiento de energía eléctrica a gran escala por su elevada densidad de energía teórica. Actualmente, el Pt es el catalizador más utilizado para la ORR (reacción de reducción de oxígeno) en baterías metal-O2. Este amplio uso del Pt como catalizador limita su uso a escala industrial debido a su elevado coste y su escasez. Debido a estos inconvenientes, el desarrollo de catalizadores alternativos se ha convertido en una temática de interés global. Los electrodos de aire (cátodos) basados en carbono se descomponen a potenciales por encima de 3.5 V vs Li/Li+ en presencia de Li2O2 y sus compuestos intermedios. El objetivo principal del TFM es explorar diferentes rutas de síntesis de nuevos materiales de electrodo de cátodo basados en óxidos y nitruros, y combinación de ellos insertados en una estructura interconectada macro-mesoporosa. Se pretende abordar la síntesis de estos electrocatalizadores mediante el método sol-gel asistido por surfactantes. Los catalizadores se depositan sobre una malla de Ni que hace de electrodo y se analizan por SEM, DRX y FTIR. El catalizador se ensambla en una batería acuosa Zn-aire y se analiza mediante Voltametría Cíclica, Carga-Descarga Galvanostática y Espectroscopia de Impedancia Electroquímica. Se analiza si el material presenta propiedades catalíticas en ORR y OER ( reacción de evolución de oxígeno). Este trabajo está enmarcado en un proyecto internacional Europeo-Japonés financiado por la Unión Europea y la Japan Science and Technology. Se ha solicitado una JAEIntro con esta temática.
Observaciones: Proyecto en activo con una tesis desarrollada en esta temática.2022-23
Propuesta de TFM Nº 7
Tutor/es: Teresa Naranjo Sánchez (teresa.naranjo@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: Móstoles
Perfil del estudiante: Para el buen desarrollo de este proyecto el perfil recomendable es el de una persona con conocimientos en síntesis orgánica y todas aquellas capacidades relacionadas como son elucidación estructural, caracterización físico-química, etc.
Título: Diseño y Síntesis de compuestos orgánicos y metal-orgánicos para aplicaciones fotocatalíticas energéticas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Los polímeros conjugados porosos (Conjugated Porous Polymers, CPPs y Covalent Organic Frameworks, COFs) representan una nueva generación de fotocatalizadores heterogéneos capaces de generar combustibles solares. La naturaleza de los building block usados como elementos de partida para su síntesis determinan sus propiedades físico-químicas, pudiendo no sólo modular su área sino también sus propiedades optoelectrónicas que, en última instancia, determinan su aplicabilidad en el campo de la Fotocatálisis (para más aclaración ver, por ejemplo, C. G. López-Calixto et al, ACS Catal. 2020, 10, 9804). Por otro lado, los compuestos metal-orgánicos, MOFs, sólidos porosos formados por iones o clústeres metálicos que se coordinan con ligandos orgánicos para formar redes cristalinas uni-, di- o tridimensionales con porosidad permanente. La amplia gama de centros metálicos que pueden utilizarse y la creación de diferentes ambientes dependiendo del ligando utilizado y su funcionalización proporcionan múltiples oportunidades para crear sitios activos deseables para su aplicabilidad en fotocatálisis (para más información ver A. García-Sánchez et al. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1, 318) En este TFM se llevará a cabo la síntesis de diferentes building block basados en el colorante BODIPY (boro-dipirrometeno) para aplicarlos al diseño de MOFs, CPPs y COFs. Los derivados de BODIPY son compuestos muy atractivos debido a sus propiedades químicas y fotofísicas. Con estos nuevos materiales, se pretende, estudiar procesos de producción de hidrógeno. Este proceso se engloban en lo que se denomina fotosíntesis artificial o producción de combustibles solares para desarrollar tecnologías limpias de producción de energía benignas con el medio ambiente
Observaciones: Lo más importante en este momento son las ganas de aprender por parte del candidato y las ganas por integrarse en un grupo de investigación multidisciplinar.2022-23
Propuesta de TFM Nº 8
Tutor/es: Freddy Enrique Oropeza Palacio (freddy.oropeza@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: Mostoles
Perfil del estudiante: química, ciencia de materiales, física
Título: Incremento de propiedades catalíticas de fotoelelctrodes a base de polimeros para la producción de combustibles solares
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El diseño de materiales para tecnologías de conversión de energía solar también debe considerar temas de sustentabilidad y medioambientales. En este sentido, los polímeros semiconductores funcionales son considerados materiales ideales para el desarrollo de tecnologías de conversión de energía solar debido a su versatilidad para modular importantes propiedades optoelectrónicas y potencial químico, aunado a su alta disponibilidad, libre de limitaciones geopolíticas. Por estas ventajas, en el laboratorio de procesos fotoactivados en IMDEA energía buscamos desarrollar sistemas de conversión de energía solar a combustibles y productos químicos de valor agregado, basados en materiales poliméricos porosos (MPP) de alto desempeño. Hasta ahora, hemos desarrollado metodologías reproducibles para la preparación de fotoelectrodos de alta calidad. Sin embargo, un componente importante a desarrollar es proveer a los materiales poliméricos con centros catalíticos para llevar a cabo reacciones de interés como reducción de CO2 o evolución de H2.
En este proyecto de TFM, la/el candidata/o trabajará en el desarrollo de estrategias para la incorporación de catalizadores a base de Ir, Cu y Fe sobre fotoelectrodos a base de poli-tiofenos sustituidos con agentes quelantes para la incorporación de centros metálicos. Específicamente, se busca:
(1) comparar métodos electroquímicos con síntesis organo-metálica para la funcionalización catalítica de fotoelectrodos poliméricos;
(2) hacer una caracterización estructural y electrónica del material preparado con SEM y XPS;
(3) correlacionar las características determinadas con el desempeño fotoelectroqumico de los fotoelectrodos preparados.
Observaciones: con la restricción de tiempo para el TFM, cada estudiante se centrara en un sistema catalítico en particular: Cu-polímero Ir-polímero o Fe-polímero2022-23
Propuesta de TFM Nº 9
Tutor/es: María del Carmen Morant Zacarés (c.morant@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Grado en Física. Se valora el conocimiento previo de ensamblaje de baterías de ion Li (tipo botón) en cámara de guantes.
Título: Estudio de materiales como electrodos para su aplicación en baterías ion-Li de estado sólido
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Las baterías de ion Li (LIBs) son los sistemas de almacenamiento de energía prototipos que hacen viable la transición energética hacia fuentes renovables y eficientes, y que permitirán un desarrollo económico y social sostenible. En la actualidad, las LIBs convencionales, basadas en electrolito líquido, son las baterías recargables más ampliamente utilizadas en la electrónica portátil. Sin embargo, estas baterías no son válidas para aplicaciones de uso intensivo de energía. Las baterías de estado sólido de ion Li (SSLBs), donde el electrolito líquido es remplazado por un electrolito de estado sólido, ofrecen múltiples ventajas sobre las LIBs convencionales, destacando las mejoras en: seguridad, capacidad, densidad energética y vida útil de las SSLBs.
En este estudio nos centraremos en el análisis de diferentes materiales (LiCoO2 y composites) para ser utilizados como cátodos en SSLBs. Se fabricarán LIBs convencionales con estos cátodos y se estudiará su implementación en SSLBs. Se caracterizarán los cátodos preparados mediante SEM, TEM y XRD. Asimismo, se analizarán las propiedades electroquímicas de las baterías ensambladas con los cátodos de estudio, mediante ciclados galvanostáticos carga/descarga, espectroscopía de impedancia electroquímica EIS y curvas CV.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 10
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 químico
Título: Catalizadores con porosidad interna controlada para la reacción inversa de desplazamiento de gas de agua
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 produce CO, un compuesto fundamental para la síntesis de productos químicos y combustibles. Es sabido que la estructura porosa de los catalizadores influye de diferentes formas en las propiedades y el comportamiento de estos materiales durante la reacción. El objetivo principal del trabajo será el de optimizar la geometría porosa y el tamaño de poro de materiales estructurados con una meso y macroporosidad 3D controlada para su aplicación como soportes de catalizadores en la RWGS.
Las actividades se centrarán en la síntesis de materiales basados en óxido de cerio dopado con cierta proporción de lantánidos mediante métodos tipo “nanocasting” empleando sílices mesoporosas como templates. La composición de los catalizadores se optimizará, cambiando la naturaleza y proporción del lantánido. El metal activo, el níquel, se incorporará por impregnación. La caracterización de los materiales preparados, con el fin de establecer relaciones entre su reactividad y sus propiedades texturales, estructurales, rédox y ácido-base se realizará por diferentes técnicas: adsorción-desorción de N2, difracción de rayos X; reducción a temperatura programada; desorción a temperatura programada de NH3 y CO2. Además, los ensayos de actividad catalítica se realizarán en un reactor de lecho fijo analizando los productos de reacción por cromatografía de gases. Finalmente, con todos los resultados, se establecerán correlaciones que ayuden a desarrollar nuevos catalizadores con unas características mejoradas.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 11
Tutor/es: Nataly Carolina Rosero Navarro (rosero@icv.csic.es) y Mario Aparicio Ambrás (maparicio@icv.csic.es)
Centro: Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC)
Dirección: Calle Kelsen 5, Campus de Cantoblanco
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniero o graduado en Energía, Materiales, Química o afines
Título: Electrocatalizadores basados en ZnO para la reacción de reducción de CO2
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La reducción electrocatalítica del dióxido de carbono (CO2) es una estrategia eficaz para la producción de combustibles sintéticos y productos de interés industrial. Las investigaciones actuales muestran claramente que los metales preciosos y sus derivados poseen eficacia y selectividad para diversos productos. Los electrocatalizadores permiten la formación de diversos productos a partir de la reducción electroquímica del CO2, como monóxido de carbono (CO), Hidrógeno (H2) ácido fórmico (HCOOH), etileno (C2H4) y otros.
Los potenciales termodinámicos de oxidación-reducción conducen a una escasa selectividad de los productos objetivo. Por lo tanto, sigue siendo difícil producir selectivamente un producto específico con un alto rendimiento a partir de CO2. Aquí se estudiarán materiales inorgánicos más basados en Cu, Bi, Ni, Fe y Zn como nuevos catalizadores electrocatalíticos de reducción de CO2.
Los objetivos generales son:
1. Síntesis de materiales inorgánicos mediante procesos de reacción en disolución (Sol-gel) y en estado sólido. Se evaluarán parámetros de síntesis para conocer su efecto en la reducción de CO2. Caracterización fisicoquímica en profundidad.
2. Preparación de electrodos a partir de los materiales preparados. Se evaluará la configuración de electrodos para el desarrollo del electrocatalizador. Se estudiará la integración con material conductor de iones y electrones para una alta eficiencia.
3. Evaluación de la reducción electroquímica de CO2 a partir de los electrodos preparados. Uso de Celda-H acoplada a cromatografía de gases para determinar los productos resultantes.
Al final de la investigación, se espera obtener valiosos conocimientos sobre electrocatalizadores abundantes y medioambientalmente aceptables para la reducción de CO2.
Observaciones: Dos tutores2022-23
Propuesta de TFM Nº 12
Tutor/es: Alba María Fernández Sotillo (albamaria.fernandez@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 (Madrid)
Perfil del estudiante: Químico o Ingeniero Químico
Título: Celdas de combustible reversibles de membrana de intercambio protónico alimentadas por líquidos orgánicos portadores de hidrógeno
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El hidrógeno es uno de los combustibles con mayor densidad energética considerando su masa; sin embargo es extremadamente ligero, y, por tanto, su densidad energética en términos de volumen en condiciones estándar es muy baja. El desarrollo de sistemas de almacenamiento con mayores densidades de energía volumétricas y gravimétricas es un reto importante, con especial importancia en aplicaciones con particulares restricciones de peso y volumen. El uso de los líquidos orgánicos portadores de hidrógeno, como vía de almacenamiento aplicando procesos de hidrogenación/deshidrogenación reversibles, es una opción de enorme interés, que combina una elevada capacidad de almacenamiento a presión y temperatura ambiente, volumen y peso reducidos, fácil recarga o reciclado y emisión nula de CO2. Su uso puede contribuir a fomentar y expandir la utilización del hidrógeno como combustible ya que estos compuestos pueden almacenarse y distribuirse fácilmente utilizando la infraestructura ya existente.
En este trabajo se plantea la evaluación del funcionamiento de una pila de combustible PEM alimentada directamente con líquidos portadores de hidrógeno, así como los potenciales cambios necesarios para su adecuación. Entre las tareas a desarrollar por el estudiante se encuentran el ensamblaje de pilas de combustible, caracterización mediante métodos electroquímicos y evaluación de resultados como pilares principales. Se realizará dentro de la Unidad de pilas de combustible e integración de Sistemas perteneciente al Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT).
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 13
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: Ingeniero o graduado en Energía, Materiales, Química o afines
Título: Electrolitos solidos con microestructura diseñada
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:The development of more sustainable societies has become an urgent goal worldwide. Electrical batteries are one of the most important energy storage technologies. In recent years, the manufacture of fully solid-state batteries has been intensively investigated, however stable electrochemical performance at high current densities remains a desired goal. This project aims the design of a novel microstructure-controlled Li-ion conductive oxide-based ceramic solid electrolytes for fast-charge all-solid-state batteries.
In this research, the design of novel composite solid electrolytes will be done by the control of the chemistry of the grains and grain boundaries that make part of the solid electrolyte. Nano inorganic glass-ceramic lithium-ion conductive oxides are proposed as novel grain boundary modifiers to generate stable Li-ion transport at high current densities.
The general goals of this research include:
(1) To synthesize novel composite solid electrolytes using glass-ceramic oxides as grain boundary modifiers with improved electrochemical, chemical, and mechanical properties. The synthesis will be carried out by solution processes and solid-state reaction including spark plasma sintering. Physicochemical and electrochemical properties will be evaluated.
(2) To study the mechanisms of lithium transfer of solid electrolyte and lithium anode metal by AC/DC techniques combined with ex-situ observation by scanning electron microscopy.
(3) To integrate the knowledge derived from these studies to construct all-solid-state batteries. The cathode material will be applied on the surface of solid electrolyte. Charge-discharge behavior will be evaluated with ex-situ analyses.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 14
Tutor/es: Rebeca Hernández Pascual (rebeca.hernandez@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: MADRID
Perfil del estudiante: MADRID
Título: Optimización de parámetros de fabricación aditiva de aleaciones CuCrZr mediante ensayos de small punch para su uso en reactores de fusión
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:The main objective is to optimize the parameters of the additive manufacturing (AM) of CuCrZr alloys for use in fusion reactors using screening characterization techniques including also the elaboration of recommendations for the standardization of the aditive manufacturing process. The production of fusion energy will be a powerful tool for drastically reducing greenhouse gas emissions. Copper alloys were selected as the best solution for some applications in the ITER and DEMO (the planned European Demonstrations Reactor) first wall and divertor. CuCrZr were selected as promising solution as heat sink material, mainly due to its high fracture toughness, availability and cost. In this context, the development, optimization and characterization of this material will provide an important boost in the development of fusion energy. The use of small-punch (SP) as a screening technique is a powerful tool for increasing durability, reparability and the possibilities of action. It would minimize the necessary resources in the process of development and optimization of materials and would allow the monitoring of the mechanical properties of components in service, within their operational life.
Small punch tests will be performed in order to study the mechanical properties of four CuCrZr alloys obtained by the AM process in order to study the influence of the AM parameters. Microstructural analysis will also performed in order to complete the characterization of the materials. The elaboration of recommendations for the standardization of the AM process will be also carried out for fusion applications.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 15
Tutor/es: Jose Maria Sanchez Hervas (josemaria.sanchez@ciemat.es) y Isabel Ortiz Gonzalez (isabel.ortiz@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: Demostración del Uso de Materiales Reciclados para la desulfuración de gases en la producción de biometano
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La producción de biometano exige una limpieza exhaustiva del gas para evitar la desactivación de los catalizadores empleados en dichos procesos. En particular, la presencia de especies de azufre supone una gran preocupación, ya que suelen desactivar los catalizadores de metanización.
La Unidad de Valorización está desarrollando tecnologías para su eliminación en el proyecto GONDOLA “Gas desulfurization based on recycled materials”, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto colaborando en tareas de realización de ensayos experimentales a escala de laboratorio para la demostración de la tecnología de desulfuración mediante óxidos mixtos obtenidos de materiales reciclados.
Descripción de las tareas:
1.- Ejecución de experimentos de desulfuración de gases usando adsorbentes basados en materiales reciclados
2.-Seguimiento analítico del proceso de desulfuración de gases
3.- Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
4.- Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
5.- Redacción de Trabajo Fin de Máster
Observaciones: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
El período de realización de las prácticas de TFM será de abril a junio de 2023. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No tiene dotación económica asociada2022-23
Propuesta de TFM Nº 16
Tutor/es: Jose Maria Sanchez Hervas (josemaria.sanchez@ciemat.es) y Isabel Ortiz Gonzalez (isabel.ortiz@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: Reciclado de plásticos mixtos por pirólisis de alta temperatura e integración en la producción sostenible de olefinas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La Comisión Europea ha establecido un plan de acción concreto para transformar la economía europea hacia una economía sostenible y circular que se convierta en climáticamente neutra para 2050 y asuma el liderazgo mundial en tecnologías respetuosas con el clima.
En este marco, una tecnología prometedora para reciclar residuos plásticos heterogéneos no clasificados es la pirólisis, es decir, la degradación térmica de los residuos plásticos en ausencia de oxígeno.
La Unidad de Valorización Termoquímica Sostenible del Departamento de Energía está ejecutando el proyecto europeo, Plastics2Olefins, Recycling plastic waste into high-value materials- Closing the Loop.
El objetivo es desarrollar y demostrar un nuevo proceso de reciclaje de plásticos basado en la pirólisis a alta temperatura, para su integración en el proceso de producción de olefinas circulares. Con este nuevo proceso se reducirá las emisiones de gases de efecto invernadero, GEI del ciclo de vida en más del 70% en comparación con los procesos de reciclaje de plásticos existentes para residuos plásticos no clasificados.
El estudiante se integrará en el equipo de investigación del proyecto.
Descripción de las tareas:
1. Ejecución de experimentos de revalorización de fracciones pesadas de pirolisis de plásticos
2. Seguimiento analítico del proceso
3. Análisis de resultados: Tratamiento y procesado de los datos obtenidos
4. Colaboración en la redacción de contribución científico-técnica a congreso internacional y artículo científico
5. Redacción de Trabajo Fin de Máster
Observaciones: Las actividades del estudiante se desarrollarán en el domicilio de la entidad colaboradora, sito en Av. Complutense, 40 - 28040 Madrid, desarrollándose de lunes a viernes en horario de 9 a 14 horas. Puntualmente el horario será de 9 a 16:30 horas cuando el experimento en marcha lo requiera.
El período de realización de las prácticas de TFM será de abril a junio de 2023. Duración: 250 horas para la realización de las prácticas curriculares, con posibilidad de extensión mediante prácticas extracurriculares.
No tiene dotación económica asociada2022-23
Propuesta de TFM Nº 17
Tutor/es: José Olivares Villegas (jose.olivares@csic.es) y Esther Enríquez Pérez (esther.enriquez@csic.es)
Centro: Instituto de Optica, CSIC
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 disponibles para el TFM:
-Medidas de caracterización estructural mediante técnicas \\\"Ion Beam Analysis\\\": RBS/C.
-Caracterización óptica: medidas ópticas de reflectancia y transmitancia óptica UV-VIS; espectroscopía Raman in-situ durante irradiación y ex-situ. Elipsometría óptica
-Caracterización de superficies irradiadas: Perfilometría y AFM
Observaciones: Los objetivos más concretos (material y tipo de sistemática de irradiaciones) se cerrarán tras conversación con el estudiante considerando sus preferencias.2022-23
Propuesta de TFM Nº 18
Tutor/es: Mariam Barawi Moran (mariam.barawi@imdea.org) y Laura Collado Brunete (laura.collado@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Madrid
Título: Síntesis y caracterización de materiales híbridos para la generación de combustibles solares a través de procesos fotoelectroquímicos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El trabajo consistirá en la preparación de materiales inorgánicos y polímeros conjugados porosos para el diseño de fotoelectrodos híbridos para la conversión de energía solar. Y la obtención de combustibles como el hidrogeno o productos derivados de la reducción de CO2. Además, se estudiarán las propiedades estructurales, ópticas y electrónicas de los materiales preparados para evaluar la viabilidad en su uso en celdas fotoelectroquímicas. Finalmente, se investigarán las propiedades fotoelectroquímicas de los diferentes sistemas preparados, a través de la obtención de fotopotenciales, fotocorrientes y espectroscopia de impedancia electroquímica. Los sistemas más prometedores se utilizarán en una celda electroquímica conectada a un cromatógrafo de gases para evaluar los productos de reacción obtenidos (hidrógeno, metanol, metano etc…).
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 19
Tutor/es: Olga Caballero Calero (olga.caballero@csic.es) y Jose Ramón Ares (joser.ares@uam.es)
Centro: Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Dirección: IMN-CNM, CSIC
Localidad: Tres Cantos
Perfil del estudiante: Físico, químico, ingeniero
Título: Generadores termoeléctricos basados en nanomateriales
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La obtención de energía mediante generadores termoeléctricos, esto es, aquellos que pueden transformar energía térmica residual en energía eléctrica, es un campo de plena actualidad. Por un lado, ofrecen una alternativa energética sostenible para recuperar energía perdida en forma de calor, y por otra, con la llegada de la nanotecnología, está viviendo un avance muy importante, ya que se ha demostrado que nano-estructurando materiales termoeléctricos se aumenta su eficiencia (que es lo que se busca conseguir para una aplicación más extensa de los mismos). En el seno del grupo FINDER, del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) hemos desarrollando un proceso para nanoestructurar materiales termoeléctricos por medio de su depósito en matrices porosas. El trabajo que proponemos es tanto la caracterización de éstos materiales desde un punto de vista termoeléctrico (conductividad eléctrica, conductividad térmica, coeficiente Seebeck), como la fabricación de generadores basados en estas estructuras. Con el estudio de distintos materiales eléctricos para los contactos y geometrías, se espera aumentar su eficiencia y obtener generadores de pequeño tamaño para aplicaciones que utilicen el calor humano para generar electricidad.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) de Tres Cantos.
Observaciones: Hay autobús directo desde la UAM al Parque Tecnológico de Madrid (PTM), que es donde estamos nosotros. Y podríamos empezar a trabajar en enero para que tenga más libre el tiempo cercano a los exámenes finales del máster, lo hemos hecho otros años con estudiantes de allí porque es más cómodo.2022-23
Propuesta de TFM Nº 20
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: Madrid
Título: Síntesis y caracterización de películas basadas en óxido de grafeno y su aplicación en celdas electroquímicas para producción y almacenamiento de energía.
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.
Una de las principales limitaciones en el desarrollo de las tecnologías de hidrógeno (electrólisis para su producción y de celdas de combustible para su conversión en energía eléctrica) es su elevado coste y la limitada durabilidad de sus componentes. Los materiales basados en grafeno han mostrado tener un gran potencial y aplicación en componentes de sistemas electroquímicos, tanto para la realización de recubrimientos protectores contra la corrosión, como en películas con conductividad iónica y/o electrónica, dependiendo de su estructura y composición. Sobre la experiencia previa en este campo del investigador del proponente, se plantea realizar la síntesis de películas sobre distintos sustratos por autoensamblaje de óxido de grafeno mediante procesado en solución. Se evaluará la protección contra la corrosión de dichos recubrimientos en celdas de tres electrodos mediante diversas técnicas electroquímicas. Se realizarán estudios de caracterización físico-química sobre los materiales a fin de analizar sus propiedades y sus prestaciones. Finalmente, se realizarán ensayos de durabilidad (por degradación acelerada) para su validación en celdas de combustible y electrolizadores.
Observaciones: Realización de las prácticas en el CIEMAT: Desarrollo de destrezas en laboratorio, ensayos de síntesis. Aplicación de técnicas experimentales de caracterización como por ejemplo FTIR-ATR, tensiometría, técnicas electroquímicas (voltamperometría, cronoamperometría, espectroscopía de impedancia electroquímica). Ensamblaje y operación de celdas de combustible y de electrólisis.2022-23
Propuesta de TFM Nº 21
Tutor/es: Araceli Fuerte Ruiz (araceli.fuerte@ciemat.es) y Rita Ximena Valenzuela Balderrama (r.valenzuela@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Nivel MECES III en Ciencias/Ingeniería
Título: Descarbonización energética mediante la combinación de tecnologías limpias
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 energético se enmarca la investigación propuesta, centrada en el desarrollo de sistemas para la generación de energía ilimitada con bajo impacto medioambiental, combinando las tecnologías de pilas de combustible e hidrógeno, biogás, energía solar y captura de CO2 con microalgas.
Concretamente, se propone la utilización de pilas de combustible de alta temperatura (Solid Oxide Fuel Cells-SOFCs) alimentadas directamente con biogás, procedente de una depuradora de aguas residuales. Las pilas de combustible permiten obtener energía eléctrica a partir de la oxidación de un combustible de modo limpio y eficiente, siendo el agua el único subproducto cuando se usa hidrógeno como combustible. La utilización de biogás como combustible alternativo permite la generación de hidrógeno \"in situ\" pero conlleva la inevitable formación de CO2, que en esta investigación será capturado por biofijación en microalgas, encargadas éstas del tratamiento de aguas residuales.
Las tareas de investigación a llevar a cabo por el estudiante serán:
- Preparación de celdas SOFC con nuevos materiales desarrollados y optimizados en el laboratorio.
- Evaluación de las prestaciones de la SOFC alimentada directamente con biogás. Análisis de la composición de los gases emitidos
- Optimización del tratamiento químico y depuración de la corriente gaseosa efluente para asegurar un enriquecimiento en CO2.
- Alimentación de la corriente gaseosa resultante a microalgas para la biofijación del CO2 bajo radiación solar.
Observaciones: Para cualquier aclaración o consulta los estudiantes pueden contactar por correo electrónico con el tutor.2022-23
Propuesta de TFM Nº 22
Tutor/es: 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: Experience in organic syntheses, knowledge in organic chemistry
Título: Targeted Design of Porous Polymers for Energy Applications
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Porous materials exhibit high accessible surface areas through their high dimensional backbone. For example, a gram of such compounds can show a specific surface area as big as a football field.[1] Thus, porous materials are interesting compounds for wide range applications from storage to separation.[2,3]
Aside from other porous materials, porous compounds solely made of organics, porous organic polymers, are interesting for electronic applications.[4] They are used as electrodes in batteries, photocatalysts to produce green hydrogen from water, and can catalytically convert carbon dioxide to useful compounds.
Here at IMDEA Energy, we produce porous organic polymers to be used in all aforementioned application areas to help our world to survive through today´s increased energy demand and pollution. The master student who is willing to join our team will be actively working in the material production for one of these areas, and will also contribute at the testing stage.
Aside working on such a popular topic, the master candidate will experience the professional and international environment at IMDEA Energy. The person will receive a training, which is adequate to work in any R&D center across the world.
References
[1] O. K. Farha, et al., J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 15016–15021.
[2] C. E. Tas, O. Karaoglu, B. A. Tas, E. Ertas, H. Unal, H. Bildirir, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2020, 216, 110677.
[3] O. Karaoglu, G. Alpdogan, S. D. Zor, H. Bildirir, E. Ertas, Food Chem. 2020, 311, 125890.
[4] H. Bildirir, Crystals 2021, 11, 762.
Observaciones: The language of work will be in English.
Information about tutor:
https://orcid.org/0000-0001-9909-4585
Information on IMDEA Energy:
https://energia.imdea.org/investigacion-lineas-de-id1/2022-23
Propuesta de TFM Nº 23
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: Grado en química o ingeniería química
Título: Producción de hidrógeno verde mediante un electrolizador de membrana de Intercambio aniónico (AEM).
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:En los últimos años la estrategia energética mundial es la transición hacia fuentes de energías sostenibles y renovables, minimizando la emisión de gases de efecto invernadero y su impacto medioambiental. Dentro de las estrategias para lograrlo, el hidrógeno se presenta como uno de los vectores energéticos claves a largo plazo ya que su producción y consumo no genera emisiones contaminantes. Sin embargo, la producción de hidrógeno requiere la aportación de energía. Se denomina hidrógeno verde o renovable aquel que se genera mediante un proceso de electrólisis aprovechando la electricidad renovable excedente generada en las horas de menor consumo y utilizando como materia prima el agua. Además, el hidrógeno tiene la particularidad de ser capaz de almacenar energía para su posterior liberación gradual cuando sea requerida, dando continuidad al suministro renovable.
El objetivo del trabajo es el estudio y optimización de las variables que afectan el rendimiento de operación de un electrolizador de membrana de intercambio aniónico (AEM) para la producción de hidrógeno verde a partir de agua. Este tipo de electrolizadores opera a baja temperatura empleando una membrana AEM en medio alcalino; este medio permite la utilización de componentes y catalizadores del electrolizador de metales de transición lo que abarata su coste haciéndolo más atractivo para su industrialización. El estudio de las variables que afectan al proceso electroquímico como son temperatura, concentración, catalizador, caudal de electrolito, empleo de diferentes membranas comerciales, etc.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 24
Tutor/es: Miguel García Tecedor (miguel.tecedor@imdea.org) y Mariam Barawi Moran (mariam.barawi@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: Móstoles
Perfil del estudiante: Física, Química, Ciencia de Materiales o similar.
Título: Síntesis y caracterización de fotoelectrodos para la generación de combustibles solares
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Se propone el diseño y fabricación de fotoelectrodos basados en óxidos metálicos semiconductores para su posterior aplicación en reacciones químicas para la generación de combustible solares y productos químicos de alto valor añadido, tales como la generación de hidrógeno o la reducción de CO2. Se explorarán diversas rutas de síntesis y optimización de estos materiales mediante técnicas de dopado, nanoestructuración y fabricación de heterouniones. Además, los materiales fabricados se caracterización con un amplio rango de técnicas morfológicas, estructurales, composicionales, eléctricas y espectroscópicas, haciendo especial hincapié en el análisis de los mismos en condiciones de reacción.
Observaciones: El TFM se llevará a cabo en la Unidad de Procesos Fotoactivados de IMDEA Energía.2022-23
Propuesta de TFM Nº 25
Tutor/es: MIGUEL GÓMEZ MENDOZA (miguel.gomez@imdea.org)
Centro: Instituto IMDEA Energía
Dirección: Parque Tecnológico de Móstoles, Avda. Ramón de la Sagra, 3
Localidad: MÓSTOLES
Perfil del estudiante: Química
Título: Estudio fotoquímico de procesos de fotosíntesis artificial: producción de hidrógeno y fotorreducción de CO2
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La Fotosíntesis Artificial se basa en el uso de la luz solar para convertir CO2 y agua en compuestos útiles para la energía como CO, metano, metanol e hidrógeno, tal como lo hacen las plantas verdes para la obtención de azúcares. En nuestro grupo de investigación trabajamos para desarrollar una nueva generación de materiales híbridos orgánico-inorgánicos que sean capaces de promover de manera eficiente, mediante reacciones fotocatalíticas y fotoelectroquímicas, las transformaciones químicas necesarias en los procesos fotosintéticos artificiales.
El principal objetivo del trabajo final de grado es el estudio de la reducción fotocatalítica de CO2 a CO y descomposición del agua, para posteriormente poder llevar a cabo reacciones orgánicas de interés industrial. Para ello se emplearán diferentes fotocatalizadores orgánico-inorgánico que se caracterizarán a través de técnicas espectroscópicas avanzadas. Para lograr el objetivo principal se desarrollarán los siguientes objetivos específicos:
* Preparación de un fotosensibilizador adecuado que se caracterizará fotofísicamente mediante técnicas espectroscópicas tales como UV-Visible, fotoluminiscencia y absorción transitoria(TAS).
* Estudio del rendimiento de los procesos fotocatalíticos llevados a cabo.
* Identificación mediante TAS de los intermedios y especies involucradas en las vías de reacción fotocatalíticas.
Herramientas a disposición del alumno/a:
El/la alumno/a aprenderá el manejo de técnicas espectroscópicas de caracterización estructural como la resonancia magnética nuclear(RMN) y la espectroscopia infrarroja(FTIR); así como de la cromatografía de gases. Dentro del marco de las técnicas fotofísicas, se emplearán la fotoluminiscencia en estado estacionario y resolución temporal, así como la absorción transitoria. Además, se hará uso del software OriginLab y Chemdraw.
Observaciones: Deseable poseer conocimientos en química orgánica y/o analítica.2022-23
Propuesta de TFM Nº 26
Tutor/es: Carlos Prieto de Castro (carlos.prieto@csic.es) y Eva Céspedes Montoya (eva.cespedes@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:
Título: Optimización de recubrimientos basados en nitruro de circonio para electrodos de electrolizadores para la producción verde de hidrógeno.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Una de las soluciones más interesantes para la producción del denominado “hidrógeno verde” es la electrolisis del agua mediante la utilización de celdas basadas en membranas de intercambio de protones (PEMWE, Proton Exchange Membrane Water Electrolysis).
Con el fin de reducir el coste, una parte de la investigación se centra en el desarrollo de electrodos libres de platino. Para ello, se propone el diseño de recubrimientos basados en nitruros.
El depósito de estos recubrimientos se realizará mediante sputtering reactivo por lo que el programa formativo consta de lo siguiente:
- Utilización de tecnología de alto vacío.
- Estudio de los parámetros fundamentales de crecimiento de láminas delgadas en función de la presión y composición del gas de sputtering.
- Caracterización de la estructura cristalina de los materiales mediante difracción de rayos X y de las propiedades físicas (ópticas y eléctricas).
- Análisis de la adherencia de las capas y optimización de la calidad del depósito.
- Depósito de nitruro de circonio sobre aceros inoxidables de distintas características.
- Estudio mediante micro-espectroscopía Raman de la estabilidad de los recubrimientos de placas bipolares en medio ácido, similar a la operación en electrolizadores PEMWE .
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 27
Tutor/es: Fabrice Leardini (fabrice.leardini@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante:
Título: Crecimiento y caracterización de materiales bidimensionales para la obtención de hidrógeno mediante disociación electroquímica de agua
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El uso de materiales bidimensionales en el campo de la electrocatálisis y de la fotocatálisis para la obtención de hidrógeno mediante (foto-)electrolisis de agua ha despertado un gran interés recientemente [1]. Por este motivo se investigan nuevos métodos de crecimiento de este tipo de materiales con buena homogeneidad a gran escala. En este trabajo se propone crecer láminas ultradelgadas de dicalcogenuros metálicos mediante deposición química en fase vapor. En particular se investigará el crecimiento de monocapas de como el disulfuro de molibdeno dopadas con fósforo (MoS2-xPx). Las muestras obtenidas se caracterizarán mediante espectroscopía micro-Raman y espectroscopias de reflectancia y de transmitancia UV-visible. Finalmente se caracterizarán las propiedades electrocatalíticas de las muestras obtenidas mediante el uso de técnicas electroquímicas (voltametría cíclica, cronoamperometría, impedancia electroquímica, etc.) en medio ácido. El objetivo final es obtener materiales que puedan ser usados como cátodos para la obtención de hidrógeno mediante electrolisis de agua.
[1] Jun Di, Cheng Yan, Albertus D. Handoko, Zhi Wei Seh, Huaming Li, Zheng Liu, “Ultrathin two-dimensional materials for photo- and electrocatalytic hydrogen evolution”, Materials Today, 21 (2018) 749-770
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 28
Tutor/es: Jose Ramón Ares (joser.ares@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Fisico o Física
Título: Deteccion óptica de hidrógeno mediante el uso de películas delgadas de hidruros: El paladio y su mecanismo de absorción/desorción de hidrógeno
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La monitorización fiable y sostenible del hidrógeno es crucial para el éxito de la implantación de la economía del hidrógeno. En este TFM el alumno explorará las posibilidades de detección de hidrógeno mediante las variaciones de propiedades ópticas y de transporte exhibidas por las películas delgadas de diferentes compuestos cuándo se ven sometidas a una atmósfera de hidrógeno. Para ello, el estudiante sintetizará asi como caracterizará esas peliculas tanto del punto de vista estructural como composicional asi como sus propiedas cinéticas y termodinámicas de la reacción con el hidrógeno.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 29
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: Optimización en la evaluación energética en la edificación.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:En el sector de la edificación en España se potencia la necesidad de la implantación de medidas de eficiencia energética en el marco de una estrategia a largo plazo que apoye además la renovación del parque inmobiliario español facilitando la transformación de los edificios existentes en edificios de consumo de energía casi nulo, con alta eficiencia energética, y descarbonizado antes de 2050. La actividad desarrollada en este contexto en el marco de un proyecto nacional de investigación, permitirá avanzar en la Identificación de las variables más sensibles que afectan al rendimiento energético de los edificios considerando diferentes volúmenes y dimensiones. Las principales actividades a realizar son:
-Tratamiento de bases de datos experimentales, verificación cualitativa y pre-procesado de datos, identificación de las variables de interés e interpretación de los resultados.
-Desarrollo de metodologías de análisis y toma de decisiones que reduzcan las incertidumbres en el modelado en la edificación considerando conceptos como el diseño pasivo, el modelado de las condiciones de contorno, las cargas internas o la gestión del usuario.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 30
Tutor/es: Juan Aviles Moreno (juan.aviles@uam.es) y Daniel Herranz González (daniel.herranz@uam.es)
Centro: UAM
Dirección:
Localidad:
Perfil del estudiante: Son recomendables conocimientos en química y experiencia en trabajo de laboratorio.
Título: Producción de compuestos orgánicos de alto valor añadido mediante reducción electroquímica de CO2.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El dióxido de carbono es un importante gas de efecto invernadero que juega un papel crucial para la regulación de la temperatura en la superficie del planeta. El crecimiento sin precedentes de la población y la economía ha exigido una gran demanda de energía, especialmente procedente de los combustibles fósiles que actúan como la principal fuente antropogénica de CO2 en la atmósfera, aumentando la concentración global media de CO2 desde 280 ppm en el siglo XVIII hasta 421 ppm en 2022.
Por lo tanto, la conversión efectiva y selectiva de CO2 en productos químicos de alto valor añadido es de gran interés con el fin de combatir dicha crisis energética.
La vía de conversión que se llevará a cabo es la reducción electroquímica con especial interés en la obtención de productos orgánicos de alto valor añadido (metano, CO, ácido fórmico, etc.). Para este fin, se utilizarán catalizadores bimetálicos (Cu-Sn por ejemplo) ya que se presentan como una buena alternativa para aumentar la eficiencia del proceso hacía estos productos.
Es por ello, que el estudio de la reducción electroquímica del CO2 se hará en disolución y en fase gas y se determinarán y cuantificarán los productos obtenidos mediante distintos métodos experimentales. La detección y cuantificación se realizará, principalmente, por espectrometría de masas acoplada a cromatografía de gases.
Este estudio forma parte de los objetivos incluidos en el proyecto BIOTRES de la Comunidad de Madrid.
El/la estudiante obtendrá experiencia en trabajo experimental en un laboratorio de investigación, conocimientos sobre electroquímica y espectroscopía.
Observaciones: TFM experimental2022-23
Propuesta de TFM Nº 31
Tutor/es: 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. Madrid
Perfil del estudiante: Físico, químico o ingeniero
Título: Fabricación y caracterización de películas delgadas de seleniuros metálicos como materiales para producción de electricidad a partir de calor.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El grupo FINDER (IMN-CSIC) se encuentra actualmente entre los grupos más destacados en cuanto a estudios en materiales termoeléctricos a nivel internacional, con gran experiencia en procesos de fabricación de nano-estructuras y pionero en su caracterización.
El proyecto propuesto está basado en el desarrollo de dispositivos termoeléctricos para la recuperación de energía. Actualmente, esta área se encuentra en fuerte expansión debido a la necesidad mundial urgente de adaptación y mitigación de los efectos del cambio climático. Este efecto se está observando especialmente en materiales basados en seleniuros metálicos que presentan las más altas eficiencias termoeléctricas, además de tener un bajo coste y de estar constituidos de elementos muy abundantes en la corteza terrestre y menos contaminantes en contraposición con los termoeléctricos clásicos. El objetivo general de este proyecto es abordar los distintos aspectos que permitan obtener materiales nanoestructurados con valores récord de eficiencia de conversión de calor residual en energía eléctrica. En concreto, se planea preparar películas delgadas de seleniuros metálicos mediante una técnica de fabricación económica y fácilmente escalable a la industria. Los materiales obtenidos serán caracterizados desde el punto de vista termoeléctrico, así como la correspondiente caracterización estructural y composicional, todo ello dirigido a establecer las relaciones estructura-propiedades termoeléctricas que permitan su optimización.
El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMN-CSIC) de Tres Cantos.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 32
Tutor/es: Fernando Arranz Merino (fernando.arranz@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Estudiante con interés en aplicación de sistemas de inteligencia artificial
Título: Aplicacion de inteligencia artificial para evaluar degradación de equipos de investigación en fusión
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Los objetivos del proyecto son: - Formar al alumno en un conocimiento básico de los equipos de las instalaciones de investigación en fusión - Seleccionar uno de los equipos y estudiar los parámetros y variables que permitan evaluar su nivel de degradación. - Seleccionar un tipo de red neuronal que optimice la predicción de la evolución de degradación del equipo seleccionado - Obtener un modelo de red entrenado que permita la realización de predicciones El contenido del proyecto y las tareas a realizar son las siguientes: 1) Investigar los equipos que componen una instalación de investigación en fusión. Se utilizará como caso de estudio la instalación TJ-II que se encuentra en las instalaciones de CIEMAT y que es un buen ejemplo de máquinas de investigación en fusión, teniendo diferentes tipos de equipos: operación, calentamiento del plasma, control, diagnósticos pasivos, diagnósticos activos. 2) Seleccionar un equipo y estudiar parámetros y variables que permitan evaluar su degradación. Se escogerá un ejemplo representativo en el que los valores de variables permitan alimentar una red neuronal. Por ejemplo el sistema de refrigeración de las bobinas, cuyas variaciones de presiones, caudales, temperaturas, conductividad eléctrica y otras variables características, permitan estimar estimar en función del histórico, el tiempo hasta el próximo fallo y su probabilidad de ocurrencia. Podría ser otro equipo, por ejemplo el diagnóstico de Thomson-scattering. 3) Seleccionar el tipo de red neuronal. Utilizando la herramienta de Google Collaborative y el lenguaje de programación Python . 4) Aplicar los datos a la red neuronal seleccionada
Observaciones: Gran parte del trabajo se realizará a distancia, teniendo reuniones presenciales periódicas para visitar las instalaciones de CIEMAT y entender su funcionamiento.2022-23
Propuesta de TFM Nº 33
Tutor/es: Daniel Carralero Ortiz (daniel.carralero@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Basic programing skills in matlab/python. Preferably, some background on plasma physics and data analysis.
Título: Turbulencia en plasmas de fusión nuclear: reflectometría en el stellarator optimizado Wendelstein 7-X
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:One of the key obstacles in the path to commercial magnetic nuclear fusion is the lack of predictive capabilities regarding the behavior of turbulence in reactor-relevant plasma conditions. In particular, turbulence has recently proven to be critical for the performance of the optimized stellarator Wendelstein 7-X (W7-X) at the Max Planck Institute for Plasma Physics (Greifswald, Germany), the world’s largest device of its kind: during the last experimental campaign core ion temperatures were severely limited by the onset of turbulent instabilities. Because of this, only a handful of high performance scenarios achieved the nominal core ion temperatures of 2-2.5 keV which were expected according to optimization. Using a Doppler reflectometer, the decrease of density fluctuations was measured under high performance scenarios, and linked to the suppression of turbulent modes by comparison to theoretical models and simulations. This work will be expanded in the upcoming W7-X campaign (November 2022 to April 2023), in which an upgraded reflectometer will be used to further investigate the nature of turbulence, and the ways to bring it under external control. In the course of this master thesis, the student will analyze Doppler reflectometer data in order to characterize turbulence. In particular, the frequency spectra of the density fluctuations will be evaluated over a range of radial radial positions for the most relevant plasma scenarios. Then, he/she will compare the results to state-of the art gyrokinetic simulations already being carried out at the LNF in order to identify the nature of the turbulent instabilities.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 34
Tutor/es: Meryem Farchado Dinia (Meryem.farchado@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante:
Título: Desarrollo de metodología para ensayos de abrasion con arena en cubiertas de vidrio y de abrasión entre partículas para ser utilizados como receptor en plantas de torre central
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Las cubiertas de vidrio de las plantas solares, con y sin recubrimiento antirreflectante, sufren procesos de erosión y degradación en emplazamientos áridos por partículas de polvo. Por otro lado, una de las maneras de aumentar la eficiencia en las plantas de receptor central es aumentando su temperatura de operación, y uno de los conceptos que se están estudiando es la utilización de receptores de partículas. Estas partículas se moverán en el receptor sufriendo también procesos de abrasión entre ellas que es necesario estudiar. En el laboratorio de recubrimientos ópticos del CIEMAT tenemos un equipo de abrasión oscilante de arena, que puede ser utilizado para estudiar ambos tipos de materiales y procesos, pero es necesario encontrar las condiciones mas adecuadas. El TFM consistirá en modificar variables como la velocidad de ciclado, numero de oscilaciones, tipos de arena, para establecer la influencia de cada parámetro en las muestras. Se estudiaran las muestras por microscopia, perfilometría, y se evaluaran los efectos del ensayo en las propiedades ópticas.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 35
Tutor/es: Eva Maria Garcia Frutos (emgfrutos@icmm.csic.es) y Javier Pérez Carvajal (jmendez@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: Fisico
Título: Preparación de nuevos materiales porosos para la optimización de células solares orgánicas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El proyecto de TFM abordará la preparación de nuevos materiales porosos que den lugar a una fácil integración en dispositivo de transformación energética. Se evaluarán sus propiedades de conductividad, carga superficial, así como sus propiedades electrónicas y de absorbancia.
Para preparar la síntesis de los materiales porosos de tipo estructura covalente orgánica (COF) se usarán métodos típicos de síntesis por vía húmeda usando disolventes orgánicos, así como métodos alternativos como la mecanosíntesis
Se caracterizarán las propiedades físico-químicas de dichos materiales, incluyendo su cristalinidad, y finalmente se medirán las propiedades de absorción y electrónicas. Se derivarán de los datos los parámetros de interés como conductividad, carga o band gap a fin de realizar un estudio comparativo. Se evaluará tanto la porosidad estructural y textural como las propiedades electrónicas de los mismos. Se estudiarán diferentes deposiciones de dichos materiales, estudiando a lo largo del TFM la modulación de sus propiedades finales en función de su organización.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 36
Tutor/es: Ignacio Torres Almarza (ignacio.torres@ciemat.es) y Rocío Barrio Martín (rocio.barrio@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: preferiblemente físic@
Título: Células TOPCON: Fabricación y caracterización de contactos selectivos basados en estructuras poly-Si/SiOx depositadas mediante PECVD.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Las células solares con estructura TOPCON (Tunnel Oxide Passivated Contacts) son células solares de alta eficiencia que incluyen contactos selectivos pasivados basados en estructuras poly-Si/SiOx depositadas por LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). Uno de los principales inconvenientes de la ruta de fabricación de estas células es que requieren de un proceso “extra” de decapado debido a que ambas caras de la oblea se ven expuestas al proceso de depósito de las capas de poly-Si. Estudios recientes han demostrado que la técnica de PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) puede ser una buena alternativa al LPCVD ya que se trata de un proceso de depósito unilateral que además permite el dopaje de las láminas in-situ.
Durante su estancia en el CIEMAT, el alumno deberá preparar y caracterizar capas de SiOx crecidas térmicamente en un sistema de recocidos térmicos rápidos (RTA), y capas de poly-Si depositadas en un sistema PECVD y tratadas posteriormente en un sistema RTA. Se estudiarán las características ópticas (elipsometría), eléctricas (resistencia hoja) y estructurales (espectroscopía Raman) de las capas desarrolladas. Se estudiarán la viabilidad de las estructuras poly-Si/SiOx como contacto selectivo de electrones (alta pasivación superficial y baja corriente de recombinación y resistividad específica de contacto) usando diversas técnicas (como QSSPC, TLM).
El trabajo se llevará a cabo en los laboratorios de la Unidad de Energía Solar Fotovoltaica del CIEMAT.
Esta investigación se enmarca dentro del proyecto SCALED, financiado por la Agencia Estatal de Investigación.
Observaciones: El comienzo del trabajo experimental no podría realizarse antes de enero 20232022-23
Propuesta de TFM Nº 37
Tutor/es: Gema San Vicente Domingo (gema.sanvicente@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: preferiblemente químic@
Título: Optimización del \"compuesto generador de poros\" en la preparación de recubrimientos antirreflectantes de óxido de silicio poroso.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Los recubrimientos antirreflectantes de las cubiertas de vidrio de los sistemas solares son de óxido de silicio poroso. Este carácter poroso es lo que hace que la película tenga un índice de refracción tan bajo como 1.23, que es es valor que debe tener para para conseguir un 100% de transmitancia a una longitud de onda seleccionada dada. Estos recubrimientos se preparan por el método sol-gel y se depositan sobre el substrato de vidrio por inmersión. La estructura porosa en este caso se produce al añadir un compuesto \"generador de poros\" en la solución precursora, que al calentarse se queman, dejando poros en el interior de la película. Al aumentar la porosidad en un recubrimiento de óxido de silicio, conseguimos disminuir el índice de refracción pero también obtenemos recubrimientos mas delicados y con menor resistencia a la abrasión. Es necesario encontrar un compromiso entre ambas propiedades. El trabajo de Fin de master propuesto implicaría la preparación de recubrimientos de SiO2 porosa, variando la temperatura del tratamiento térmico y el contenido del compuesto generador de poros. Estos recubrimientos se caracterizarían mediante medidas espectrofotométricas, para estudiar el efecto de los parámetros en la transmitancia. También se estudiaría el efecto en la superficie mediante medidas de ángulo de contacto y la resistencia a la abrasión.
El trabajo se realiza en el laboratorio OCT del CIEMAT.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 38
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: Ingeniero Químico o Químico.
Título: Desarrollo de catalizadores para el tratamiento de residuos plásticos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Tanto la gasificación como la pirolisis de residuos plásticos se enfrentan al reto de tratar altos contenidos de hidrocarburos complejos en las corrientes gaseosas producidas. Los hidrocarburos complejos producen problemas de condensación, polimerización s y formación de aerosoles lo que hace que la eliminación de este tipo de componentes sea uno de los obstáculos más importantes en las tecnologías de tratamiento de residuos plásticos. La eliminación de hidrocarburos complejos mediante tecnologías de reformado ha cobrado gran interés en los últimos años como alternativa para la eliminación de estos compuestos en el tratamiento térmico de residuos plásticos. Para este trabajo se pretende actuar en el eje del desarrollo de catalizadores específicos para el tratamiento de hidrocarburos procedentes del tratamiento térmico de residuos plásticos que posean alta resistencia a la sinterización o vaporización de los metales utilizados como fases activas y elevada resistencia a la desactivación por carbón. El programa formativo ofertado planifica una formación teórica y práctica a nivel fundamental para abordar el desarrollo de catalizadores con propiedades texturales, estructurales y superficiales diseñadas de acuerdo a los requerimientos de la reacción de reformado de residuos plásticos. Para conseguir estos objetivos se tiene previsto un programa de formación que contempla actividades de formación teórica relacionados directamente con el área de caracterización y medida de catalizadores heterogéneos así como actividades prácticas relacionadas con la preparación, caracterización y medida de catalizadores.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 39
Tutor/es: Cristina de la Morena Álvarez Palencia (cristina.delamorena@ciemat.es) y David Regidor Serrano (david.regidor@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniería o física. Conocimientos en el área de radiofrecuencia y microondas.
Título: Técnicas de radiofrecuencia avanzadas para el acelerador y el blanco de litio de IFMIF-DONES
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La plaza está relacionada con actividades de radiofrecuencia (RF) y microondas para:
• El acelerador IFMIF-DONES. Diseño del Sistema de Radiofrecuencia responsable de proporcionar el campo electromagnético que acelera las partículas. Diseño, simulación, fabricación y validación experimental de prototipos: amplificadores de alta potencia, técnicas de combinación de potencia en RF, sistemas Low Level RF (LLRF) para generación de señal y control de campo en las cavidades aceleradores, etc.
• El blanco de litio líquido de IFMIF-DONES. Diseño y desarrollo de un sistema de monitorización del espesor de la cortina de litio mediante técnicas radar en alta frecuencia para la operación segura de la instalación.
El/la candidata/a formará parte de un grupo de trabajo multidisciplinar, en un entorno internacional en estrecho contacto con otros centros de investigación internacionales y con la industria, en el marco de los proyectos IFMIF-DONES y LIPAc. Esto abre la posibilidad de adquirir experiencia remota en la puesta en marcha y operación del acelerador LIPAc, gran oportunidad para trabajar en una instalación científica puntera en un entorno internacional. Por otro lado, la inminente construcción de los primeros edificios y laboratorios de IFMIF-DONES en Granada, entre ellos un Laboratorio de Radiofrecuencia y un Laboratorio de Metales Líquidos, suponen igualmente un escenario ideal para formarse y adquirir experiencia en puesta en marcha, operación de grandes instalaciones científicas y participación en experimentos científicos.
Observaciones: Circuitos de radiofrecuencia y microondas, sistemas radar, capacidades de de programación y procesado digital de señal (Matlab, LabVIEW, C++, etc.), capacidades de medida y caracterización en laboratorio de radiofrecuencia.2022-23
Propuesta de TFM Nº 40
Tutor/es: María Sánchez Arenillas (Maria.Sanchez@ciemat.es) y Joaquín Molla Lorente (joaquin.molla@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Graduado en química, graduado en física, ingeniero químico, industrial, materiales
Título: Diseño y plan experimental para un sistema de purificación de litio líquido
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:En Granada, en las misma instalaciones de IFMIF-DONES, se está construyendo un circuito experimental de litio líquido con un tamaño y condiciones de operación similares al sistema de purificación de IFMIF-DONES (https://ifmif-dones.es/) y que se llamará LITEC. LITEC permitirá llevar a cabo experimentos para la purificación del metal líquido empleando diferentes trampas, medidores de impurezas on-line como resistivímetros, sensores electroquímicos, o monitores de hidrógeno por permeación, y un sistema de inyección de impurezas.
Las impurezas que pueden estar presentes en DONES pueden ser tanto metálicas como no metálicas y provienen de diferentes fuentes: el propio litio, productos de corrosión o productos de reacción del litio con el propio haz. Para ello es necesario que haya un sistema de control de impurezas para lograr mantenerlas en el litio líquido por debajo de los límites establecidos. En todo esto LITEC juega un papel crucial ya que nos permitirá desarrollar planes experimentales introduciendo impurezas en el circuito de forma controlada y simulando las que serán producidas en IFMIF-DONES modificando, además, importantes parámetros de operación como el caudal, la presión o la temperatura de trabajo. Así, los resultados de los ensayos que se lleven a cabo serán relevantes para el diseño y operación de IFMIF-DONES.
Para este TFM se propone una línea que abarque tanto el diseño de la instrumentación necesaria para este sistema de control de impurezas, incluyendo el sistema de inyección y medidores on-line, hasta el desarrollo de un plan experimental que nos permita su caracterización y puesta en marcha.
Observaciones: En este TFM se presenta un plan muy versátil que abarca tanto parte experimental como diseño adaptándose en la mejor medida al perfil del candidato que puede ser tanto de la rama de ingeniería como de ramas más experimentales como química o física. Se adentra en el apasionante mundo de las tecnologías de fusión y en el desarrollo e investigación de un sistema de purificación para un circuito de litio líquido similar al que estará presente en la instalación IFMIF-DONES que será construida en Escúzar (Granada). Este sistema de purificación abarca tanto inyectores de impurezas, como medidores online y diferentes trampas. Lo que permite centrar el TFM en uno o varios de estos puntos y poder continuar, si el candidato así lo desea y las circunstancias lo permiten, con el desarrollo de una posible tesis doctoral.2022-23
Propuesta de TFM Nº 41
Tutor/es: Arturo Alonso (arturo.alonso@ciemat.es) y Iván Calvo Rubio (Ivan.calvo@ciemat.es)
Centro: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Dirección: Avda. Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Formación en física/inegiería. Interés por el modelado y la programación (Matlab o similares).
Título: Neutral particle transport in nuclear fusion reactors
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:In magnetic confinement fusion reactors, a plasma consisting of a mixture of deuterium and tritium is confined by strong magnetic fields. In the reactor core, the deuterium and tritium atoms are completely ionized due to the extremely high temperatures necessary for fusion reactions to happen sufficiently frequently. However, close to the reactor wall, temperatures are lower, the plasma is only partially ionized and the presence of neutral particles cannot be neglected. On the one hand, these neutral particles do not interact with magnetic fields and, consequently, the description of their dynamics is completely different from that of the main plasma. On the other hand, the transport and confinement of the main plasma, and therefore the performance of the reactor, is heavily affected by neutrals.
Although, in general, the description of neutral particle processes require kinetic theory, simpler fluid equations can be derived under the often reasonable assumption of high collisionality (or, equivalently, short mean-free-path). In this master\\\'s thesis project, the student will
become familiar with the derivation of a simplified 1D fluid transport model for neutrals including charge-exchange reactions with main plasma ions and electron-impact ionization;
adapt an existing 1D neutral transport code to reactor conditions;
evaluate charge-exchange processes.
Observaciones: http://fusionsites.ciemat.es/jaalonso/
http://fusionsites.ciemat.es/icalvo/2022-23
Propuesta de TFM Nº 42
Tutor/es: Olga Caballero Calero (olga.caballero@csic.es)
Centro: Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Dirección: IMN-CNM, CSIC
Localidad: Tres Cantos
Perfil del estudiante: Graduado/Licenciado en Físicas, Ingeniería Física, etc.
Título: Estudio de calentamiento por plasmones superficiales en nanoestructuras termoeléctricas
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La obtención de energía mediante generadores termoeléctricos, esto es, aquellos que pueden transformar energía térmica residual en energía eléctrica, es un campo de plena actualidad. Por un lado, ofrecen una alternativa energética sostenible para recuperar energía perdida en forma de calor, y por otra, con la llegada de la nanotecnología, está viviendo un avance muy importante, ya que se ha demostrado que nano-estructurando materiales termoeléctricos se aumenta su eficiencia (que es lo que se busca conseguir para una aplicación más extensa de los mismos). En el seno del grupo FINDER, del Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC) hemos desarrollando un proceso para nanoestructurar materiales termoeléctricos por medio de su depósito en matrices porosas. El trabajo que proponemos se basa en la unión de este efecto termoeléctrico en nanoestructuras, con el efecto de plasmones superficiales. Recientes estudios que hemos realizado han confirmado que ciertos materiales termoeléctricos pueden actuar como resonadores plasmónicos, con lo cual, luz en la frecuencia adecuada puede excitar un plasmón superficial y, con ello, calentar localmente el material. Con esto se conseguiría un aumento del gradiente térmico en el mismo y, con ello, un voltaje obtenido mayor. Se propone e como la fabricación de generadores basados en estas estructuras. Se propone estudiar la comportamiento de estos materiales bajo iluminación sintonizable mientras se miden sus propiedades de transporte. El trabajo se realizará en el Instituto de Micro y Nanotecnología (IMN-CNM, CSIC), Tres Cantos.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 43
Tutor/es: Eva Maria Garcia Frutos (emgfrutos@icmm.csic.es) y Javier Méndez Pérez Camarero (jmendez@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: Fisico
Título: Síntesis y caracterización de películas basadas en moléculas orgánicas para células solares
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Se sintetizará, caracterizará y estudiará nuevos compuestos aromáticos para su futuro uso en células solares orgánicas. Se caracterizarán los compuestos con el uso de técnicas básicas de caracterización en química orgánica. Se aprenderá el uso y la manipulación de diferentes equipos y técnicas como IR, UV visible, voltametría cíclica, fluorescencia, Raman, Rayos X, SEM. Los compuestos serán estudiados tanto en estado solido como en disolución. Se estudiará su organización en estado sólido mediante diferentes técnicas de deposición. Se aprenderá el uso y manejo del equipo de microscopia de fuerza (AFM), donde se realizarán el intercambio de puntas, ajustes y modos de medida Se realizarán los estudios con muestras patrón, redes de difracción, mica, grafito y finalmente se aplicarán dichos conocimientos al estudio de los nuevos compuestos preparados. Se realizarán los análisis de resultados y el uso de diferentes programas específicos de las técnicas empleadas.
Finalmente, se enseñará a la estudiante a la redacción y presentación de los resultados científicos, así como al uso de las diferentes bases bibliográficas para desarrollarlo
https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/members/permanent-staff/eva-maria-garcia-frutos/
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 44
Tutor/es: IOLE PALERMO (iole.palermo@ciemat.es)
Centro: Laboratorio Nacional de Fusion. CIEMAT
Dirección: Avda. Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Licenciado en Ingeniería, Física o equivalente
Título: Neutrónica para dispositivos de fusión por confinamiento magnético
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Aplicación de métodos de Monte Carlo mediante código de simulación del transporte de la radiación MCNP a componentes de instalaciones de Fusión Nuclear por Confinamiento Magnético.
En particular el estudio se centrará en el diseño y análisis de Envolturas Regeneradoras para reactores de fusión DEMO Tokamak y/o HELIAS Stellarator.
Se realizarán modificaciones de diseño tanto en los inputs geométricos MCNP como mediante las interfaces entre CAD y MCNP (SuperMC, SpaceClaim) y se analizarán distintas funciones respuestas tales como producción de tritio en el regenerador (metales líquidos o cerámicas de litio).
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 45
Tutor/es: Carlos Valverde Martínez (cvalverde@dh2energy.com)
Centro: DH2 Energy
Dirección: Almagro 31, 3D
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Técnico
Título: Almacenamiento subterráneo de hidrógeno renovable en minas de sal
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:1) Objetivos:
El principal objetivo validar la viabilidad técnico/económica del almacenamiento de hidrógeno renovable en minas de sal.
2) Contenido:
- Introducción al almacenamiento de hidrógeno, contexto actual e importancia para la descarbonización.
- Histórico de almacenamiento subterráneo de hidrogeno.
- Descripción de la tecnología aplicable al almacenamiento subterráneo de hidrogeno.
- Viabilidad técnica del almacenamiento en minas de sal (factores influyentes /mayores riesgos asociados)
- Viabilidad económica del almacenamiento en minas de sal (si hubiesen datos)
- Si es posible localizar minas actuales que podría ser válidas para tal proceso
3) Tareas a realizar:
- El alumno tendrá que investigar sobre todos los temas, contactar contratistas o empresas mineras si fuese el caso. Los tutores de la empresa siempre le guiarían y ayudarían.
- El alumno tendrá que realizar sus propios análisis.
- El alumno tendrá que llegar a sus propias conclusiones.
- Si fuese oportuno visitar minas que accediesen a colaborar.
- El alumno tendrá que contactar empresas para pedir información si fuese necesario.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 46
Tutor/es: Ignacio Cruz Cruz (ignacio.cruz@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Grado en ingenieria
Título: Diseño de un sistema de autoconsumo hibrido Eólico-FV con baterías de flujo en un centro de investigación.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El autoconsumo de energía será clave en la descarbonización de la economía española. Por ello, en la medida 1.4 del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021 – 2030 (PNIEC) se promueve el autoconsumo. Con la implantación del autoconsumo se logra una mejor integración y aceptación de las infraestructuras energéticas en el territorio, se reducen las pérdidas por transporte y distribución, se aprovecha espacio urbano inutilizado, se fortalece y desarrolla la cadena de valor asociada al autoconsumo y la sociedad se conciencia energética y climáticamente. En esta propuesta proponemos hacer un estudio de viabilidad de un sistema de autoconsumo industrial basado en un sistema hibrido eólico/FV con almacenamiento de energía. Para ello, se utilizarán datos reales del CEDER-CIEMAT
El principal objetivo es aprender a dimensionar un sistema hibrido con almacenamiento para autoconsumo industrial en función del recurso existente, de la demanda de energía. Se evaluarán las distintas opciones que ofrece la regulación para el autoconsumo con y sin excedentes. Se realizará un estudio de viabilidad económica del sistema con distintos escenarios de mercado.
Las tareas a realizar son:
1) Analizar la hoja de ruta española para el autoconsumo
2) Analizar la regulación española de autoconsumo
3) Estudio de los principales datos del sistema propuesto.
4) Realización del estado del arte de sistemas similares
5) Análisis de la tecnología disponible. Búsqueda de información.
6) Aprendizaje herramienta HOMER Legacy.
7) Simulación con HOMER de los distintos casos identificados
8) Análisis de la información obtenida
9) Conclusiones
10) Propuestas de mejora
Observaciones: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500 horas.
Herramienta de software a utilizar: HOMER Legacy2022-23
Propuesta de TFM Nº 47
Tutor/es: Ignacio Cruz Cruz (ignacio.cruz@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Grado en ingenieria
Título: Viabilidad del aprovechamiento de la energía debida a la sobredimensión de los sistemas renovables mediante la integración de almacenamiento o producción de hidrogeno.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:La mayoría de los sistemas de generación renovables tienden a sobredimensionar el sistema de captación frente al sistema de conversión para aumentar el factor de carga de este último buscando una mayor eficiencia. En energía solar fotovoltaica esta relación suele ser de 1,2. En energía eólica, los aerogeneradores para vientos moderados sobredimensionan la superficie barrida por el rotor para una determinada potencia. Pero en todos los emplazamientos se dan periodos temporales con gran recurso que provoca que no se pueda aprovechar la energía disponible debido a esa sobredimensión. Aquí se analiza la viabilidad de intentar aprovecharla mediante almacenamiento o mediante la producción de hidrógeno
El principal objetivo es aprender a dimensionar un sistema de almacenamiento o generación de hidrogeno para aprovechar la energía producida debido a la sobredimensión del captador ya sea solar fotovoltaico o eólico
Las tareas a realizar son:
1) Análisis de los distintos casos reales de sobredimensión de captador de energía
3) Estudio de las principales opciones para aprovechamiento de dicha energía
4) Realización del estado del arte de sistemas similares
5) Análisis de la tecnología disponible. Búsqueda de información.
6) Desarrollo de herramienta en excell o similar para cálculo del exceso
7) simulación de los distintos casos.
8) Análisis de la infomación obtenida
9) Conclusiones
10) Propuestas de mejora
Observaciones: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500
horas.
Conocimiento de MS Excell, Matlab2022-23
Propuesta de TFM Nº 48
Tutor/es: Francisco del Monte Muñoz de la Peña (delmonte@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: Formación en química o ingeniería química, con interés en sistemas electroquímicos de almacenamiento de energía
Título: Nuevos electrolitos tipo WIS combinando la generación termoeléctrica y el almacenamiento electroquímicos para supercondensadores recargables térmicamente
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Los sistemas de almacenamiento de energía, tales como baterias de ión litio (LIBs) y supercondensadores (SCs), se han convertido en elementos imprescindibles en el mundo que actualmente vivimos. Siendo estos dos los sistemas más ampliamente utilizados para almacenamiento de energía, cada uno de ellos tiene sus peculiaridades. Las LIBs se caracterizan por poseer densidades de energía altas y de potencia bajas mientras que lo contrario es característico de los SCs, es decir, densidades de energía bajas y de potencia altas. Esto último es especialmente interesante dado que les permite ser cargados en tiempos extraordinariamente cortos. En SCs, el objetivo es, por tanto, aumentar la densidad de energía que pueden almacenar. Como respuesta a esta demanda, los electrolitos tipo \"water-in-salt\" (WIS) han ganado un tremendo interés recientemente. Este tipo de electrolitos son básicamente disoluciones acuosas con una muy alta concentración de sal de manera que permiten trabajar con ventanas de potencial amplias. De esta manera, los electrolitos WIS ofrecen densidades de almacenamiento de energía similares a electrolitos orgánicos y líquidos iónicos, pero con mayor seguridad y mejores propiedades medioambientales.
El objetivo de nuestro proyecto es diseñar nuevos electrolitos tipo WIS para sistemas electroquímicos de (1) almacenamiento de energía (como, por ejemplo, SCs) y (2) generación de energía (como, por ejemplo, termoeléctricos basados en procesos redox). Eventualmente, el proyecto contempla la combinación de ambos sistemas para la obtención de SCs recargables térmicamente.
Observaciones: Nuestro proyecto tiene preconcebido un contrato FPI para realizar la tesis doctoral en tema de electrolitos tipo WIS para sistemas de almacenamiento de energía que podría solicitar el estudiante de TFM que hiciera el trabajo con nosotros. La solicitud se realizará en Marzo del 2023 para iniciar la tesis será en Septiembre del 2023 (fecha de inicio del contrato).2022-23
Propuesta de TFM Nº 49
Tutor/es: María Concepción Gutiérrez Pérez (mcgutierrez@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: Estudiante con grado en química o ingeniería química.
Título: Reciclaje de cátodos de baterías gastadas de iones litio: Diseño de procesos sostenibles de extracción de metales basados en deep eutectic solvents
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Con el crecimiento de la demanda de almacenamiento de energía por parte de teléfonos móviles, teléfonos inteligentes y dispositivos
electrónicos, las baterías de ión litio (LIB) se han convertido en algo esencial en la sociedad actual. El reciente uso de LIBs en vehículos
eléctricos (para disminuir las emisiones globales de CO2) y en parques eólicos y huertos solares (para mitigar la producción intermitente
de energía) hace que éstas estén ganando aún más relevancia para poder lograr los principales acuerdos internacionales sobre cambio
climático (el Protocolo de Kioto, el Acuerdo de París, el European Green Deal y los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU).
Este uso generalizado de LIBs está provocando un doble efecto. Por un lado, la producción masiva de LIBs supone un consumo
significativo de materias primas. Por otro lado, este aumento de la producción de LIBs supondrá el mismo aumento de baterías gastadas
con el consiguiente riesgo para el medio ambiente que esto conlleva.
En términos de economía circular, el reciclaje permite devolver estos materiales a la cadena de valor y evita la generación de residuos, de manera que ofrece una solución a los dos problemas mencionados anteriormente.
Este proyecto se centra en el componente más valioso de las LIBs: el cátodo. Así, se utilizaran un nuevo tipo de disolventes sostenibles para la extracción de metales de los cátodos de pilas de Li (Li y Co en pilas tipo LCO; Ni, Mn, Li, y Co en pilas de tipo NMC) mediante extracciones sólido-líquido.
Observaciones: Este tema de investigación ha sido financiado reciente en la convocatoria TED (Transición Ecológica) promovida por la Agencia Española de Investigación. El interés del grupo es formar a alguien que esté interesado en este tema y quiera realizar su tesis doctoral financiado con cargo al proyecto TED.2022-23
Propuesta de TFM Nº 50
Tutor/es: Jaume Ramon (jaume.ramon@bsc.es)
Centro: Barcelona Supercomputing Center
Dirección: Calle Jordi Girona, 31
Localidad: Barcelona
Perfil del estudiante:
Título: Viento a 100 metros: variabilidad e impacto en el sector de la energía eólica
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:En un contexto de importante desarrollo de la energía eólica, disponer de observaciones de viento en alturas alrededor de 100 metros es clave para inferir las características del flujo de viento y aprovechar al máximo el recurso eólico. Por desgracia, este tipo de observaciones han sido típicamente difíciles de encontrar, pero recientemente se han aunado esfuerzos para crear bases de datos de torres altas meteorológicas que midan vientos a 100 metros. Un ejemplo es el Tall Tower Dataset (talltowers.bsc.es), creado en 2017, donde se puede acceder libremente a datos climáticos de más de 200 localizaciones. Sin embargo, la longitud temporal de estas series se queda todavía corta para realizar estudios climáticos robustos o de prospección eólica.
El objetivo fundamental de este trabajo es analizar la variabilidad del viento a 100 metros a escala global y continental, y evaluar su impacto en la producción de energía eólica. Para ello, se propone en primer lugar expandir temporalmente las series de viento existentes en el Tall Tower Dataset, así como la inclusión de nuevas series temporales de torres altas meteorológicas. A continuación, se trabajará con estos datos para analizar cómo ha cambiado el viento en las últimas décadas (variabilidad decadal), tanto a nivel de superficie como a 100 metros. Finalmente, se tratará de quantificar, desde un punto de vista económico, el impacto de esta variabilidad climática.
Observaciones: Este TFM está apalabrado con el alumno Guillermo López-Basurco (guillermo.lopezbasurco@gmail.com)2022-23
Propuesta de TFM Nº 51
Tutor/es: Olga Rodríguez Largo (olga.rodriguez@csic.es) y Lorena Alcaraz Romo (alcaraz@cenim.csic.es)
Centro: CSIC
Dirección: Avda. Gregorio del Amo,8
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Máster en Energía y Combustibles
Título: Estudio termo-energético de un proceso pirometalúrgico de recuperación de Li en baterías de vehículos eléctricos
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El proyecto se inscribe dentro de las actividades del proyecto europeo FREE4LIB en el que participa el Grupo proponente del CSIC (Grupo TECNOECO-CENIM). Dentro de este proyecto, se ha desarrollado a escala de laboratorio un proceso pirometalúrgico de recuperación del litio a partir de la masa negra procedente de distintos tipos de baterías de ión-litio de vehículos eléctricos. Este proceso se va a escalar a nivel de planta piloto de modo que el proyecto de TFG se orienta al estudio de la termodinámica del proceso, determinación y cálculo de consumos energéticos y modelización con diversas herramientas de simulación.
Objetivos: Estudiar y optimizar el proceso desde puntos de vista termo-energéticos.
Tareas a realizar: Conocimiento del proceso. Fundamentos químicos y metalúrgicos; Toma de datos; Realización de cálculos termodinámicos; Simulación del proceso; Optimización de posibles parámetros que influyan en el proceso y su posible incidencia en la calidad del metal recuperado.
Observaciones: Se ha contacto con la alumna del Máster Jara Martínez2022-23
Propuesta de TFM Nº 52
Tutor/es: Alvaro Gallo-Cordova (alvaro.gallo@csic.es) y María del Puerto Morales Herrero (puerto@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: Síntesis de nanopartículas
Título: Diseño de Nanorreactores Magnéticos para la Síntesis de Biodiesel
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:El carácter magnético de nanopartículas basadas en hierro permite su manipulación, detección y calentamiento selectivo de manera que se pueden utilizar ventajosamente en diferentes aplicaciones. Dichas nanopartículas se han estudiado extensamente en aplicaciones biomédicas. Para su aplicación en otros campos como la catálisis, es necesario desarrollar métodos de preparación a gran escala a través de procesos sostenibles, reproducibles y escalables. En particular, el objetivo de este proyecto es avanzar en la investigación sobre preparación de nanopartículas magnéticas para aplicaciones relacionadas con la catálisis y la producción de combustibles alternativos. Para esto, el proyecto se dividirá en dos etapas principales: 1) diseño de nanorreactores magnéticos (MNRs) basados en hierro y 2) evaluación de la producción de biodiesel utilizando dichos MNRs. Para la primera etapa, se evaluarán diferentes rutas de síntesis de los MNRs, así como también su dopaje con elementos como el calcio y/o recubrimientos con compuestos que permitan incrementar su carácter básico necesario para la síntesis de biodiesel, como el óxido de magnesio. Dentro de la segunda etapa, los materiales sintetizados y recubiertos serán ensayados como catalizadores en la producción de biodiesel a partir de diferentes aceites vegetales. Para ello se llevará a cabo la reacción en presencia de los MNRs a distintas temperaturas y en presencia de un campo magnético alterno, donde se aprovechará la capacidad de autocalentamiento de los materiales para reducir los costes energéticos y por ende el impacto ambiental. Finalmente, se evaluará el rendimiento de la reacción y la posibilidad de recuperación y reuso del catalizador.
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 53
Tutor/es: Ignacio Cruz Cruz (ignacio.cruz@ciemat.es)
Centro: Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
Dirección: Avenida Complutense 40
Localidad: MAdrid
Perfil del estudiante: Grado en Ingeniería. Licenciado en Física. Ciencias Ambientales
Título: Estudio de la viabilidad técnico-económica y regulatoria de la producción de hidrógeno verde con energía eólica.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Hay muchas razones por las que el hidrógeno es una prioridad clave para lograr la transición hacia un mundo descarbonizado. Se espera que la electricidad renovable descarbonice una gran parte del consumo de energía de la UE de aquí a 2050, pero no la totalidad. El hidrógeno tiene un gran potencial para colmar algunas de estas lagunas como vector de almacenamiento, junto con las pilas, y transporte de energía renovable, garantizando el apoyo para las variaciones estacionales y conectando las zonas de producción hacia centros de demanda más distantes. Sin embargo, hoy en día el hidrógeno renovable no es aún rentable en comparación con el hidrógeno a partir de combustibles fósiles. El despliegue del hidrógeno en Europa se enfrenta a importantes retos como la existencia de recurso renovable suficiente para producir todo el hidrogeno necesario, existencia de tecnología de conversión de electricidad renovable en hidrogeno fiable, competitiva y de gran escala, tecnología de integración de los generadores basados en fuentes de energías renovables, una masa crítica de inversión, un marco regulador favorable, nuevos mercados pioneros, una investigación y una innovación continua en tecnologías de vanguardia y para aportar nuevas soluciones al mercado además de una capacitación de personal que haora mismo no existe y que va a ser necesario en los próximos años. En este estudio vamos a analizar las potencialidades y barreras de la producción de hidrógeno renovable obtenido a partir de energía eólica principalmente. Analizaremos distintas soluciones tecnológicas en múltiples sistemas distribuidos frente a grandes sistemas centralizados en
Observaciones: Tiempo estimado que necesitaría invertir el alumno: Entre 450 y 500 horas.
Conocimiento de MS Excell, Matlab2022-23
Propuesta de TFM Nº 54
Tutor/es: Bernardo Meizoso (bernardo.meizoso@advisian.com)
Centro: Worley España S.A
Dirección: Paseo de la Castellana 184
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Graduado en Ciencias Ambientales
Título: Estudio de viabilidad de una planta solar fotovoltáica
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Estudio de viabilidad para una planta solar.
Incluye:
· Determinar el procedimiento de permisos administrativos y técnicos dentro del marco legal actual, con las últimas legislaciones
· Diseño conceptual de la planta:
o Determinación de superficie disponible
o Determinación del recurso solar
o Dimensionado inicial o preliminar
o Selección de equipos principales, inversor y módulo
o Cálculo de recurso solar para diseño
o Layout de la cubierta
o Diagrama unifilar
o Memoria descriptiva o bases de diseño
· Diagrama de bloques de procedimientos y permisos
· Conclusiones y recomendaciones
Observaciones: 2022-23
Propuesta de TFM Nº 55
Tutor/es: Álvaro Biarge Pareja (abiarge@laliga.es)
Centro: Sociedad Española para el Fútbol Profesional (LaLiga)
Dirección: C/ Emilio Vargas, 1
Localidad: Madrid
Perfil del estudiante: Ingeniero técnico.
Título: Propuesta de métodos de autosuficiencia energética en estadios de fútbol.
Proyecto formativo, actividades y competencias a desarrollar:Empleo de distintos métodos de generación de energía renovables en estadios de fútbol para tratar de conseguir un cierto grado de autosuficiencia con sus correspondientes valoraciones. Pudiéndose valorar métodos como geotermia, eólica, solar y baldosas piezoeléctricas entre otras posibilidades.
Observaciones: 2022-23