STEFANIA DOPPIU
JEFA DE GRUPO
El grupo se dedica al desarrollo de materiales reactivos funcionales para el almacenamiento de energía térmica (TES) y la producción de combustibles sostenibles, como es el hidrógeno. Nuestra actividad incluye el estudio de reacciones químicas gas-sólido, líquido-sólido y sólido-sólido. Como objetivo tenemos la generación de nuevo conocimiento en el ámbito de las reacciones químicas para el almacenamiento de energía térmica a través de la producción de materiales prometedores que cumplan todos los requisitos para ser transferidos a las aplicaciones industriales. Para alcanzarlo, el grupo abarca todos los procesos de síntesis de materiales, optimización, mejora (adaptación termodinámica, mecanismos de reacción, cinética, reversibilidad, transferencia de calor, etc.) y ciclo de vida.
Reacciones de sólido-sólido para TES: Las reacciones químicas sólido-sólido para aplicaciones TES tienen características similares a los materiales de cambio de fase (PCM). Ocurren a temperatura constante con la ventaja de un potencial de densidad energética más alto debido a la naturaleza química de la transformación. Estas reacciones tienen ventajas significativas en comparación con los PCM sólido-líquido porque no presentan fenómenos de fuga y abren la posibilidad de trabajar en contacto directo con el fluido de transferencia de calor. Al mismo tiempo, las reacciones sólido-sólido trabajan en amplios rangos de temperatura, lo que permite cubrir un amplio espectro de aplicaciones industriales. Cabe destacar la investigación que estamos llevando a cabo sobre diferentes familias de sulfatos que muestran gran potencialidad en cuanto a la densidad de energía, ciclabilidad y durabilidad y cinética de transformación.
Reacciones sólido-gas para TES: El desarrollo de materiales de alta capacidad de almacenamiento térmico es uno de los requisitos para disminuir el costo de los sistemas empleados, permitiendo su implementación en diferentes aplicaciones industriales. En particular, los sistemas termoquímicos basados en reacciones químicas reversibles gas-sólido se consideran buenos candidatos debido a su alta densidad energética intrínseca y al costo relativamente bajo de los materiales que los componen. En nuestro grupo investigamos dos clases de sistemas termoquímicos, unos basados en reacciones redox sobre óxidos y otros en reacciones de carbonatación. Por un lado, investigamos el desarrollo de nuevos óxidos mixtos para ajustar la temperatura de trabajo a la aplicación deseada. Por otro, tratamos el problema de cinéticas lentas y escasa reversibilidad añadiendo catalizadores y nanoaditivos, evitando así la sinterización de los materiales. En defintiva, estudiamos las reacciones termoquímicas para almacenamiento de energía térmica en un amplio rango de temperaturas (200 - 1000 ºC).
Ciclos termoquímicos para la producción de hidrógeno: La producción de hidrógeno a partir de energías renovables es un aspecto crucial para la descarbonización de nuestra sociedad, pues disminuye la utilización de combustibles fósiles como fuente primaria. En este contexto, nos centramos en el desarrollo de ciclos termoquímicos de dos y múltiples etapas para la producción de hidrógeno. Estos tipos de ciclos se caracterizan por temperaturas de trabajo muy altas (superiores a 1000 ºC), que requieren fuentes de calor de alta temperatura (por ejemplo, CSP) con la consiguiente limitación en cuanto a lugares de producción. Investigamos el desarrollo de ciclos termoquímicos a temperatura mucho más baja, cercana a los 500 ºC. El objetivo es el desarrollo de módulos descentralizados de producción de hidrógeno que se integren, por ejemplo, en entornos industriales con calor residual como fuente de calor. Cabe destacar la investigación en óxidos mixtos combinados con carbonatos. El proceso de investigación incluye la identificación de nuevas mezclas, la optimización de los materiales que reaccionan modificando la termodinámica (modificación estructural por sustitución atómica), la cinética (por adición de catalizadores seleccionados) y la reversibilidad (por inserción de aditivos nanoestructurados).
