Nanocompuestos termocatalíticos para generación de combustibles limpios con energía solar

Tamayo, Aitana_Logo

Aitana Tamayo Hernando es licenciada en Química por la Universidad Complutense de Madrid. Sus investigaciones han estado fundamentalmente centradas en el ámbito de los materiales cerámicos porosos para aplicaciones a alta temperatura. Vinculada al Instituto de Cerámica y Vidrio desde el año 2004, y tras la defensa de su Tesis Doctoral, pasó 3 años desarrollando sus investigaciones en los laboratorios de mayor reconocimiento internacional en el campo de la Cerámica y el Vidrio, tanto en EEUU como en Alemania.

En el año 2012 fue beneficiaria de una beca JAEdoc del CSIC para el desarrollo de nuevos materiales cerámicos porosos para su empleo en concentradores solares de alta temperatura. Desde entonces, su investigación ha estado fuertemente ligada al desarrollo de materiales para energías y combustibles limpios. Su investigación se recoge en más de una treintena de publicaciones incluidas en el Science Citation Index, la mayoría de ellas en revistas de alto impacto en el ámbito de los materiales cerámicos.

Desde el 1 de septiembre de 2015 es Investigadora ComFuturo en el Instituto de Cerámica y Vidrio del CSIC, donde desarrolla su proyecto “Nanocompuestos termocatalíticos para generación de combustibles limpios con energía solar“.

Resumen del Proyecto

El presente proyecto e investigación se centra en la obtención de soportes catalizadores termoquímicos para generación de syngas en reactores solares. Se obtendrán materiales que permitan la disociación termoquímica del CO2 atmosférico y del agua empleando la energía solar concentrada para aportar el calor de reacción. Estos materiales, nanocomposites de óxidos, carburos y oxicarbonitruros nanoestructurados de elementos de transición han de ser capaces de sufrir una reacción redox a elevada temperatura para la producción en dos etapas de H2 y CO. La principal novedad incluida en el presente proyecto es la incorporación de una fase de oxicarbonitruro nanoestructurado microporosa y alta permeabilidad al H2, con objeto de facilitar la separación de los gases generados. Esta nueva fase, rica en C, promueve la reducción carbotérmica de los óxidos metálicos para una mayor extensión de la producción de gas CO.

El calor requerido para que se produzcan las reacciones endotérmicas de generación de gas lo produce una fuente de energía renovable de elevado potencial, como es la energía solar de concentración. Esta tecnología permite alcanzar temperaturas superiores a los 1000 0C mediante la concentración de la luz solar incidente en un dispositivo óptico colector y que es focalizada hacia un receptor.

Se diseñarán nuevos materiales de alta superficie específica para optimizar la extensión de las reacciones termoquímicas de generación de gas. Se partirá de sales y alcóxidos de los elementos de transición (de tipo Ce, Zr, Zn, etc…) y a partir del control de las reacciones implicadas en el proceso de síntesis sol-gel y su subsecuente ceramización para la obtención de los nanocomposites, se modificará la porosidad y energía superficial. El control minucioso de la estequiometria resulta además de elevada importancia a la hora de crear vacantes aniónicas en los óxidos, carburos y oxicarbonitruros para permitir la difusión de los electrones a través del material.

Aplicación:

Desarrollo de una tecnología limpia de producción de eco-combustibles para afrontar la creciente demanda energética. Se pretende obtener nuevos materiales para la producción sostenible de gas de síntesis empleando como única fuente de energía la radiación solar concentrada, minimizando con ello la emisión de gases de efecto invernadero y otros contaminantes.

Aitana en el Laboratorio

Producción científica derivada del Proyecto ComFuturo

 

Artículos científicos  

  • Alejandra Mazo; Aitana Tamayo; Amador C. Caballero, Juan Rubio (2017). Electrical and thermal response of silicon oxycarbide materials obtained by spark plasma sintering. JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2017.01.003

 

  • Alejandra Mazo; Aitana Tamayo; Juan Rubio (2016). Advanced silicon oxycarbide-carbon composites for high temperature resistant friction systems. JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.03.012

 

  • López-Salas; Daniel Carriazo; Maria C Gutierrez; M.L. Ferrer; C.O. Ania; Fausto Rubio; Aitana Tamayo; J.L G. Fierro; Francisco del Monte (2016). Tailoring the textural properties of hierarchical porous carbons using deep eutectic solvents. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A. DOI: 10.1039/C6TA02704K

 

  • Aitana Tamayo; Raquel Peña-Alonso; Maria Alejandra Mazo; Fausto Rubio; Juan Rubio (2016). Combined pyrolysis-ammonolysis treatment to retain C during nitridation of SiBOCN ceramics. JOURNAL OF THE CERAMIC SOCIETY OF JAPAN. DOI: 10.2109/jcersj2.16071

 

  • Maria Alejandra Mazo; Aitana Tamayo; Juan Rubio (2015). Stable highly porous silicon oxycarbide glasses from pre-ceramic hybrids. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A. DOI: 10.1039/C5TA05656J

 

Trabajos presentados en congresos

  • A. Tamayo; E.Casado. Nanocomposites avanzados de matriz vítrea para termocatálisis de CO2. LV Congreso Nacional de la SECV. Presentació oral. Sevilla, España. 05/10/2016 – 07/10/2016

 

  • A. Tamayo; M.A. Mazo; A. Delgado; I. Padilla; F. Rubio; J. Rubio. Evaluation of the thermal behavior of silicon oxycarbide receivers against concentrated solar radiation. 9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites. Presentacion oral. Toronto, Canada. 26/06/2016 – 01/07/2016

 

  • A. Tamayo; B. García-Sanchez. Mesoporous Ce-containing silicon oxycarbonitride nanocomposite membranes for green fuel generation. 9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites. Presentacion oral. Toronto, Canada. 26/06/2016 – 01/07/2016

 

  • A. Tamayo. New Developments in silicon based ceramics for advanced solar receivers. 2016 E-MRS Spring Meeting and Exhibit. Presentación oral invitada. Lille, Francia. 02/05/2016 – 06/05/2016