Grupos de investigación
Grupos interconectados entre sí
La PTI-TRANSENER + está compuesta por 46 Grupos de Investigación que trabajan conjuntamente en el desarrollo de nuevas tecnologías para lograr una transición hacia un modelo en el que las renovables (y en particular el hidrógeno) contribuyan a la descarbonización total del sistema energético. Los integrantes de la PTI- TRANSENER + pertenecen a los siguientes centros de investigación de referencia:
Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono (INCAR)
Instituto de ciencias de materiales de Barcelona (ICMAB)
Instituto de Carboquímica (ICB)
Instituto de Robótica e Informática Industrial (IRII)
Instituto de Tecnología Química (ITQ)
Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP)
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM)
Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP)
Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB)
Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA)
Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS)
Instituto de Cerámica y Vidrio (ICV)
Instituto de Microelectrónica de Madrid (IMM-CNM)
Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM)
Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM)
Instituto de Química Física Rocasolano (IQFR)
Instituto de Investigaciones Químicas (IIQ)
Instituto de Física Fundamental (IFF)
Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA) (CSIC-UIB)
Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN)
Instituto de Geociencias de Barcelona (GEO3BCN)
INSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEL CARBONO (INCAR)
Grupo de Materiales Compuestos
La actividad de este grupo abarca la preparación y procesamiento de precursores y materiales de carbono (grafenos, carbones activados, fibras de carbono, materiales compuestos y grafitos sintéticos), a partir de derivados del carbón y del petróleo.
El grupo participa en la iniciativa de Desarrollo de un demostrador de batería de flujo redox de vanadio (50kW)
Grupo de Captura de CO2
El grupo de Captura de CO2 está especializado en procesos de separación de CO2 que utilizan CaO como sorbente regenerable (procesos de carbonatación-calcinación o «calcium looping»). Investiga además otras reacciones reversibles a alta temperatura aplicables a procesos de almacenamiento de energía, producción de hidrógeno (reformado asistido por absorción de CO2), y procesos de eliminación de gases ácidos con sorbentes de calcio.
El grupo lidera la iniciativa Demostración de tecnologías de Calcium looping
Grupo Materiales Carbonosos
El Grupo de Materiales Carbonosos posee una dilatada trayectoria en el campo de los materiales de carbono, que abarca la investigación tanto de carácter fundamental como orientada hacia aplicaciones.
En la actualidad, el núcleo de la actividad del grupo se desarrolla en el contexto de dos líneas temáticas principales: (1) materiales de carbono porosos preparados mediante diferentes técnicas, incluyendo nanomoldeo y carbonización hidrotermal, prestando especial atención al uso como precursores de residuos biomásicos, abordonando así el almacenamiento de energía + gestión sostenible que favorece la descarbonización; y (2) grafenos y otros materiales bidimensionales (2D), obtenidos tanto por rutas coloidales como por novedosas rutas de exfoliación electroquímica para ejercer un control preciso de las características morfológicas, estructurales y químicas de los materiales. El desarrollo de ambos tipos de materiales se orienta principalmente a su uso en aplicaciones energéticas, en mayor medida su uso como electrodos para almacenamiento electroquímico de energía (supercondensadores, condensadores híbridos ion-Zn, baterías Na/aire) y como adsorbentes de gases como el hidrógeno, el dióxido de carbono y el metano.
INSTITUTO DE CIENCIA DE MATERIALES DE BARCELONA (ICMAB)
Grupo de Química del Estado Sólido
Grupo de Investigación interdisciplinar que centra sus investigaciones en las transformaciones y procesos del estado sólido que conducen a nuevos materiales híbridos inorgánicos, poliméricos, nanocarbonados y nanoestructurados con aplicaciones directas en energía, electrónica y biomedicina. El grupo cuenta, entre otras, con las siguientes líneas de investigación: Electroquímica y materiales electroactivos; materiales inorgánicos para aplicaciones de baterías; Nanoingeniería de Carbono y Materiales Inorgánicos e interfaces Nanoestructuradas para almacenamiento de energía electroquímica.
Este grupo participa en la iniciativa Desarrollo de un demostrador batería de flujo redox de vanadio (50 kW) y en la construcción de la infraestructura Banco de ensayos utilizando radiación sincrotrón para aplicaciones en energía verde: materiales superconductores, almacenamiento electroquímico y catálisis
Grupo de Materiales Superconductores y Nanoestructura a Gran Escala
El Grupo de Materiales Superconductores y Nanoestructura a Gran Escala SUMAN focaliza su investigación en el estudio de óxidos funcionales nanoestructurados crecidos a través de soluciones químicas. El mayor esfuerzo es en materiales superconductores, incluyendo métodos de crecimiento de alto rendimiento de películas, nanocompuestos y cintas, deposición por impresión de tinta y aproximaciones combinatoriales, búsqueda de nuevos mecanismos de anclaje de vórtices y su correlación con la estructura de defectos. Promueven iniciativas de adaptación de las cintas y caracterización avanzada para su integración en aplicaciones de gran escala. Además, dedican un interés especial a los óxidos funcionales fuertemente correlacionados, especialmente a las películas de cuprato, ferromagnéticas y ferroeléctricas, para nuevas funcionalidades asociadas al control de las transiciones superconductoras y manipulación de la textura de espín para dispositivos electrónicos, y óxidos ferroeléctricos para aplicaciones en fotovoltaica.
Este grupo participa en la construcción de la infraestructura Banco de ensayos utilizando radiación sincrotrón para aplicaciones en energía verde: materiales superconductores, almacenamiento electroquímico y catálisis
INSTITUTO DE CARBOQUÍMICA (ICB)
Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC)
El LIFTEC se dedica al estudio de fenómenos relacionados con la Mecánica de Fluidos, con particular interés en las líneas de investigación en ingeniería de fluidos y pilas de combustible. El centro se ha consolidado como un centro de referencia en el ámbito nacional, e incluso internacional, en las líneas de investigación en las que trabaja y dispone de instalaciones y plantas piloto, que pueden clasificarse dentro de la categoría de «instalaciones singulares».
El LIFTEC participa en las iniciativas Hidrogenera renovable 60 kg H2/día, Desarrollo de un demostrador batería de flujo redox de vanadio (50 kW), Implementación de un electrolizador de agua de 5KW con membrana polimérica de intercambio aniónico y en desarrollo de la infraestructura Banco de ensayos PEM
Grupo de Conversión de Combustibles
La actividad del grupo en la actualidad se centra en la producción de hidrógeno y gas de síntesis mediante valorización de gas natural y biogás, en la preparación y caracterización de materiales de carbono nanoestructurados con aplicaciones en los campos de la energía y el medioambiente así como, en el control de contaminantes emitidos a la atmósfera (NOx y hollín).
El grupo participa en las iniciativas: Desarrollo de un demostrador batería de flujo redox de vanadio (50 kW) e Implementación de un electrolizador de agua de 5KW con membrana polimérica de intercambio aniónico
Grupo de Combustión y Gasificación
El grupo de investigación desarrolla procesos para el aprovechamiento energético y químico de biomasa y combustibles renovables como bioetanol, glicerina, bio-oil y purines ganaderos utilizando transportadores sólidos de oxígeno.
En la actualidad, el grupo de combustión y gasificación está trabajando en las siguientes líneas de investigación:
- Generación de energía por combustión de biomasa y residuos con emisiones negativas de CO2 (Chemical Looping Combustion).
- Producción de gas de síntesis/H2 mediante gasificación de residuos biomásicos (Chemical Looping Gasification).
- Reformado auto-térmico con transportadores de oxígeno (Chemical Looping Reforming) para la obtención de gas de síntesis/H2 a partir de combustibles renovables (biogás, bioetanol, glicerina, bio-oil).
Grupo de nanoestructuras de carbono y nanotecnología
El Grupo multidisciplinar de Nanoestructuras de Carbono y Nanotechnología (GCNN) combina la investigación básica con el desarrollo tecnológico. Este grupo cuenta con amplia experiencia en el desarrollo de materiales funcionales basados en nanoestructuras de carbono y materiales híbridos con polímeros conductores, óxidos de metales, dicalcogenuros de metales 2D, nanocelulosa, entre otros, para aplicaciones en áreas de energía, catálisis, y sensores.
Actualmente, en el contexto del almacenamiento energético eficiente y producción de hidrógeno, el grupo se encuentra trabajando en las siguientes líneas de investigación:
- Desarrollo de sistema de producción de hidrógeno verde por escisión fotoelectroquímica de agua
- Desarrollo de foto-electrodos en forma de películas a partir de dispersiones de nuevos nanomateriales híbridos fotoelectroactivos.
- Almacenamiento eficiente de electricidad o H2 renovable en forma de hidrocarburos (metano, acido fórmico) y utilización de CO2. Catalizadores monolíticos soportados en óxidos metálicos para la captura de CO2 y su conversión en hidrocarburos.
- Desarrollo de estructuras 3D a base de nanomateriales de carbono para almacenamiento de energía (supercondensadores, baterías): aerogeles de grafeno, estructuras porosas derivadas de biomasa, con y sin dopar con heteroatomos (N,P, S).
Grupo de Investigaciones Medioambientales
El grupo de Investigaciones medioambientales (GIM) es un grupo multidisciplinar que investiga en las áreas de la energía y el medio ambiente con el objetivo final de contribuir a un desarrollo sostenible. De esta manera, las líneas de investigación que desarrolla el GIM se pueden resumir en las siguientes:
- Procesos químicos para la economía circular: Pirolisis de neumáticos fuera de uso y pirólisis de plásticos.
- Gasificación: producción de syngas mediante gasificación mejorada.
- Producción de vectores energéticos renovables. Hidrógeno y gas natural sintético (metanación y plasma frío).
El grupo participa en las iniciativas: Demostración biorrefinería residuos agrícolas
INSTITUTO DE ROBÓTICA E INFORMÁTICA INDUSTRIAL (IRII)
Grupo de Control Automático
Desarrolla investigación básica y aplicada en control automático, con especial énfasis en:
- modelado, control y supervisión de sistemas no lineales, complejos y de sistemas en redes a gran escala.
- diseño e implementación de herramientas de apoyo a la toma de decisiones para sistemas de gestión de recursos con múltiples y heterogéneas restricciones.
- Control en tiempo real, diagnóstico de fallos y tolerancia a fallos
El grupo ha adquirido experiencia específica en la aplicación de técnicas avanzadas de control a la gestión de los recursos ambientales, en concreto en los campos del agua y la energía.
El grupo participa en la iniciativa Desarrollo de un demostrador batería de flujo redox de vanadio (50 kW), Hidrogenera renovable 60 kg H2/día
INSTITUTO DE TECNOLOGÍA QUÍMICA (ITQ)
Grupo de Conversión y almacenamiento de energías renovables y fósiles
Este grupo de investigación centra su actividad en el desarrollo de nuevas soluciones que contribuyan a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, al aumento de eficiencia en producción de energía e industria química y al desarrollo de maneras razonables de almacenamiento de excedentes de energía eléctrica.
Este grupo de investigación lidera la iniciativa Plataforma demostrativa de Oxycombustion-OxyH2 y la construcción de la infraestructura Banco de ensayos de electrolizadores SOEC y participa en las iniciativas Desarrollo de un demostrador batería de flujo redox de vanadio (50 kW) y Demostración biorrefinería residuos agrícolas.
Grupo de Activación selectiva y valorización de moléculas pequeñas
Este grupo de investiación centra su actividad en el estudio a nivel fundamental, diseño racional y optimización de catalizadores sólidos capaces de activar y convertir de manera selectiva pequeñas moléculas recalcitrantes y multi-enlace, como CH4, CO, CO2 y N2, en compuestos (petro)químicos de valor añadido.
Este grupo de investigación participa en la construcción de la infraestructura Banco de ensayos en Alba.
Grupo de Diseño molecular de catalizadores
El grupo de investigación trabaja en el diseño y sintesis de catalizadores mono y multifuncionales con centros activos bien definidos y homogeneos. Caracterización mediante espectroscopias y moleculas sonda. Reactividad en procesos químicos, caracterizados por una sola etapa o por varias etapas (reacciones en cascada).
Este grupo de investigación participa en la construcción de la infraestructura Banco de ensayos en Alba y en la iniciativa Demostración biorrefinería residuos agrícolas..
Grupo Syngas
Este grupo de investigación trabaja en el desarrollo de catalizadores avanzados para procesos de conversión de gas de síntesis (syngas) a combustibles ultra-limpios y productos químicos de base.
Este grupo de investigación participa en la iniciativa Demostración biorrefinería residuos agrícolas.
Grupo de nanomateriales para Fotónica, Optoelectrónica y Energía
El grupo de Nanomateriales del ITQ-CSIC es un grupo de investigación multidisciplinar cuya investigación está orientada a la síntesis y procesado de nuevos nanomateriales con aplicación en el campo de la fotónica, optoelectrónica y energía, combinando síntesis de materiales, estudios fotofísicos y electrónicos y su implementación en dispositivos y electrodos.
La experiencia del grupo está muy consolidada en el desarrollo y estudio de propiedades de los materiales basados en (i) silicio para múltiples aplicaciones en diferentes campos tecnológicos: fotónica, medicina y cosméticos; y en (ii) perovskitas híbridas de gran interés en energía solar y en fotónica. Recientemente, han participado en el desarrollo de dispositivos sensores altamente sensibles para el seguimiento de contaminantes atmosféricos. En los últimos años, el ámbito de investigación del grupo se ha ampliado con la incorporación de materiales basados en clústeres de metales de transición con aplicaciones del campo energético. Concretamente, en transformaciones de interés de aprovechamiento energético y medioambiental, como es la obtención de H2 a partir de luz solar y agua.
INSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE POLÍMEROS (ICTP)
Grupo de Compuestos Poliméricos
Este grupo de investigación tiene una amplia experiencia en el desarrollo de (nano)materiales compuestos poliméricos con aplicaciones industriales. En la actualidad, y en el contexto del almacenamiento de energía a gran escala, se están desarrollando las siguientes líneas de investigación:
- Mejora de las propiedades transporte del electrolito y electrodo en baterías de flujo redox de vanadio
- Desarrollo de electrolitos poliméricos avanzados, económicos y seguros con alta densidad de energía y potencia para baterías recargables acuosas de flujo redox
- Síntesis de polímeros conductores redox
- Desarrollo y aplicación de herramientas avanzadas de caracterización para el estudio del mecanismo de almacenamiento de energía en baterías y supercondensadores
El grupo participa en la iniciativa de Desarrollo de un demostrador de batería de flujo redox de vanadio (50kW)
Grupo de Aplicaciones Energéticas
La actividad del grupo se desarrolla en el ámbito de los polímeros conductores y en su aplicación en dispositivos de generación y almacenamiento de energía (pilas de combustible de membrana polimérica, PEMFC), condensadores electroquímicos y baterías recargables tipo metal-ión (M=Li, Na, K). El grupo posee la infraestructura de equipos requerida para la síntesis y caracterización (morfológica, electroquímica) de los materiales desarrollados.
Química Física de Materiales Poliméricos Heterogéneos (HEMPOL)
En el grupo, partiendo de un control estricto de componentes e interfases, se diseñan y desarrollan nuevos materiales heterogéneos de base polimérica con aplicación en campos tan diversos como la energía, la construcción o el medioambiente, investigando siempre en nuevos procedimientos sostenibles y escalables.
Para lograr estos objetivos, se modifican partículas orgánicas e inorgánicas, micro y nanométricas, con el fin de dotarlas de funcionalidad ad hoc, por ejemplo para su empleo como emulsionantes Pickering que permitan la estabilización de microfases, o como entrecruzante físico sólido, como refuerzo mecánico, o para proporcionar estabilidad térmica, propiedades ópticas u otras.
INSTITUTO DE CIENCIA DE MATERIALES DE MADRID (ICMM)
Grupo de Materiales Bioinspirados
Este grupo de investiagación con más de 20 años de experiencia en el campo de almacenamiento y generación de energía, centra su actividad en el diseño, preparación, caracterización fisico-química y electroquímica de mezclas eutécticas y disoluciones acuosas para su utilización como electrolitos en sistemas (tanto redox como capacitivos) de almacenamiento de energía, con el objetivo de mejorar su eficiencia, estabilidad y ciclabilidad, así como para facilitar un futuro escalado.
Este grupo participa en la iniciativa
de Desarrollo de un demostrador de batería de flujo redox de vanadio (50kW)
Grupo de Conversión y Almacenamiento de energía
El grupo se ocupa de la preparación y caracterización de materiales relacionados con la energía. Esto incluye a materiales para baterías de Li/Na; materiales para pilas de combustible de óxido solido (SOFC), cátodos, ánodos y electrolitos; materiales para supercondensadores; materiales para almacenamiento de energía (hidruros metálicos); materiales termoeléctricos para recolección de energía (calcogenuros y pnicturos); materiales para recolección de energía solar (perovskitas híbridas). Tras la síntesis, la caracterización estructural mediante técnicas de neutrones, difracción de rayos X de sincrotrón, absorción de rayos X etc. es prioritaria, con el fin de establecer relaciones entre la estructura y las propiedades. Además de la caracterización de las propiedades de interés, los materiales se ensayan en prototipos (monoceldas SOFC, celdas de botón de Li, Na, celdas de supercondensadores) y se evalúan sus características electroquímicas.
Grupo de Heteroestructuras para Óptica, Optoelectrónica y Recubrimientos
Los objetivos se centran en explorar, obtener, estudiar y optimizar nuevos materiales: películas delgadas y heteroestructuras, materiales 2D (grafeno y calcogenuros de metales de transición), nanoestructuras 0D, para aplicaciones innovadoras en optoelectrónica (detección e imagen óptica, PV, LEDs) y en sistemas magnetocalóricos y termoeléctricos.
Por otro lado, en el plano más aplicado se encuentra la mejora de recubrimientos para gestión de la energía termosolar, de electrodos transparentes y de electrodos en electrolizadores para la generación de hidrógeno.
INSTITUTO DE CATÁLISIS Y PETROLEOQUÍMICA (ICP)
Grupo de Energía y Química Sostenible
Este Grupo desarrolla su actividad investigadora en las áreas de energía, química y tecnología química, y específicamente en síntesis y estructura de catalizadores heterogéneos y organometálicos, en procesos químicos y energéticos, y en la ingeniería y optimización de sistemas catalíticos que interviene en estos procesos. Los campos de mayor interés y actividad de investigación y desarrollo son: energía, nuevos procesos catalíticos limpios y medio ambiente.
El grupo participa en la iniciativa de Demostración biorrefinería residuos agrícolas
Grupo de Electrocatálisis para la Energía y el Medio Ambiente
La labor investigadora del Grupo de Electrocatálisis para Energía y Medioambiente está dedicada al desarrollo de catalizadores avanzados para aplicaciones energéticas y medioambientales que minimicen el impacto ambiental derivado del uso de combustibles fósiles. Su actividad está centrada en el desarrollo de electrocatalizadores nanoestructurados que favorezcan la necesaria e imprescindible mejora de la actividad y estabilidad de los electrodos en dispositivos electroquímicos para almacenamiento y producción de energía limpia, fundamentalmente en aquellas aplicaciones que utilizan el hidrógeno como vector energético como son las pilas de combustible, los electrolizadores y las pilas regenerativas en una unidad.
El grupo participa en la iniciativa de Implementación de un electrolizador de agua de 5KW con membrana polimérica de intercambio aniónico
Grupo de Conversión de CO2 y Química Circular
El grupo lleva a cabo estudios experimentales en catálisis y procesos químicos, relacionados con el medioambiente y la energía, desde la investigación básica hasta la aplicada o tecnológica. Los principales temas que unifican esta amplia área son: (1) El desarrollo de nuevos procesos que conviertan corrientes residuales en compuestos químicos, combustibles y otros productos, considerando el residuo como un recurso (2) El uso de fuentes de energía renovables.
La investigación pretende entender los parámetros clave que controlan la reactividad y selectividad, siguiendo una estrategia de diseño racional para optimizar los catalizadores. Su evolución dinámica durante la reacción se seguirá utilizando técnicas de caracterización in-situ y operando, para facilitar su evaluación.
Grupo de Catálisis heterogénea y técnicas avanzadas de caracterización
El Grupo de Catálisis Heterogénea y Técnicas Avanzadas de Caracterización se creó en 2016 con el objetivo principal de realizar investigaciones de alta calidad de catalizadores heterogéneos y sistemas afines en condiciones realistas, principalmente en condiciones Operando pero también in situ, combinando diversas técnicas espectroscópicas, con especial énfasis en las asociadas a la radiación de sincrotrón. Además de aspectos más básicos, las investigaciones realizadas por el grupo CHYTAC está orientadas a la resolución de retos de la sociedad y buena prueba de ello son sus recientes colaboraciones con el sector industrial (Haldor Topsøe, Fertiberia, Repsol, Iberdrola …).
CENTRO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS MARGARITA SALAS (CIB)
Grupo Sistemas Microbianos e Ingeniería de Proteínas
Este grupo contribuye con su actividad al establecimiento de bioprocesos limpios basados en el aprovechamiento de materias primas secundarias como los residuos agroindustriales y plásticos, para el desarrollo sostenible. Con su investigación se pretende disminuir el consumo de recursos fósiles y el calentamiento global, al desarrollo de bioprocesos limpios y no contaminantes, y al aprovechamiento y reutilización de residuos de acuerdo con los conceptos de biorrefinería y de economía circular.
El grupo participa en la iniciativa Demostración biorrefinería residuos agrícolas.
INSTITUTO DE NANOCIENCIA Y MATERIALES DE ARAGÓN (INMA)
Grupo Procesado y Caracterización de Cerámicas Estructurales y Funcionales (PROCACEF)
El grupo está enfocado a la investigación y desarrollo de Cerámicas Estructurales y Funcionales para Aplicaciones Energéticas y sus Dispositivos. En particular en cerámicas con prestaciones mecánicas, cerámicas funcionales para aplicaciones electroquímicas y sus dispositivos, materiales funcionales basados en eutécticos solidificados direccionalmente y procesado asistido por láser de cerámicas y otros materiales.
Este grupo lidera la iniciativa Desarrollo de electrolizadores de alta temperatura SOEC
Grupo de Materiales Magnéticos Moleculares Multifuncionales (M4)
M4 es un grupo de investigación multidisciplinar que se ocupa de la preparación y estudio de materiales multifuncionales magnéticos moleculares, englobando su actividad investigadora en Nanociencia Molecular con interés en tecnologías de digitalización, energía y biomedicina.
El grupo M4 tiene una larga tradición en el desarrollo de instrumentación científica avanzada y coordina el acceso a los difractómetros de neutrones españoles en el ILL en exclusiva para la comunidad española (spins.unizar.es). Actualmente lidera el diseño y construcción de XtremeD, un nuevo difractómetro de neutrones para medidas en condiciones extremas de temperatura, campo magnético y presiónque será un referente mundial. Dicho instrumento, por su capacidad de operar con muestras submilimetricas, permitirá asimismo realizar experimentos de difracción “in situ” e “in operando” en baterías reales de cualquier tipo.
Actualmente, en el contexto del almacenamiento energético eficiente, el grupo se encuentra trabajando en técnicas experimentales de caracterización en grandes instalaciones (sincrotrones y fuentes de neutrones) en el diseño de experimentos “in operando” (mapeo estructural, imagen, tomografía, etc…) en todo tipo de baterías y a cualquier escala.
INSTITUTO DE CIENCIA DE MATERIALES DE SEVILLA (ICMS)
Grupo de Tribología y Protección de Superficies
El grupo de Tribología y Protección de Superficies se dedica al desarrollo de capas nanoestructuradas preparadas por tecnología de plasma para la mejora del comportamiento de materiales frente a condiciones severas de desgaste, oxidación o temperatura. Paralelamente, trabaja en la caracterización microestructural y química, principalmente en la nanoescala, por medio de técnicas de microscopía y espectroscopia avanzada que permiten la síntesis a medida de dichos materiales y la optimización de sus propiedades funcionales para las aplicaciones previstas.
En la actualidad, el grupo se encuentra trabajando en la implementación de la tecnología de pulverización catódica HIPIMS para la preparación de recubrimientos protectores para los sectores de la energía, concretamente, el desarrollo de recubrimientos para la absorción solar selectiva en captadores solares de concentración.
Grupo Química de Superficies y Catálisis
SURFCAT es un grupo de investigación de larga trayectoria y renombre internacional en el campo de la catálisis heterogénea. El grupo ha centrado sus esfuerzos en el desarrollo de catalizadores eficientes en procesos energéticos y medioambientales tales como la conversión de CO2, la eliminación de compuestos orgánicos volátiles, la producción de biocombustibles y la producción de hidrógeno para procesadores de combustible. Además, el grupo es pionero en el desarrollo de tecnología de reactores estructurados de microcanales para la intensificación de procesos y en la aplicación de espectroscopias operando para el seguimiento de reacciones y estudios de mecanismos de reacción.
Los intereses recientes del grupo se centran en la descarbonización del sector industrial y del transporte mediante el desarrollo de tecnologías innovadoras para captura y conversión de CO2 así como producción de la nueva generación de biocombustibles para el trasporte pesado.
Grupo Nanotecnología de Superficies y Plasma
El grupo de Nanotecnología de Superficies y plasma es un grupo interdisciplinar cuyas líneas de investigación se articulan en torno al procesado inteligente de superficies y nanoestructuras superficiales, usando principalmente metodologías de vacío y plasmas. Mediante estos procedimientos el grupo desarrolla materiales, componentes y procesos “a la carta” para diversas aplicaciones en campos variados, fundamentalmente en los ámbitos de la energía y del medio ambiente.
Ejemplos de esta actividad son el desarrollo de sistemas tales como sensores microfluídicos, de base fotónica o electroquímica, celdas fotovoltaicas, superficies y membranas con respuesta selectiva al mojado de líquidos y a la formación de hielo, celdas de combustible y para la electrolisis del agua, nanogeneradores y captadores de energía ambiental, dispositivos electroacústicos para limitar la formación de hielo, o reactores de plasma-catálisis para diversos procesos en fase gaseosa. En el campo de la energía es de reseñar la realización de diversos proyectos sobre la generación de hidrógeno mediante electrolisis, el reformado de hidrocarburos y la descomposición de amoniaco mediante plasmas fríos, la detección visual de hidrógeno mediante sensores ópticos, la fabricación de celdas fotovoltaicas de última generación, el desarrollo de recubrimientos para ventanas inteligentes, o el de sistemas de captación de energía ambiental o para la protección frente a heladas en aerogeneradores y paneles fotovoltaicos.
Grupo de Reactividad de Sólidos
La actividad del grupo está centrada principalmente en estudios de reactividad de sólidos, incluyendo reacciones sólido‐gas, en el desarrollo y caracterización de sistemas de almacenamiento termoquímico de energía, mecanosíntesis y síntesis y preparación de materiales cerámicos mediante técnicas asistidas por campos/corriente eléctrica. Finalmente, el grupo es referente internacional en el desarrollo de métodos de análisis cinético de reacciones en estado sólido.
Entre otras, las líneas de investigación actuales del grupo son las siguientes:
1) Desarrollo y caracterización de materiales basados en CaO para su aplicación en sistemas de almacenamiento termoquímico de energía solar
2) Extensión de la innovadora técnica de Sinterizado Flash y Sinterizado Flash Reactivo para la preparación de materiales cerámicos con aplicación en almacenamiento y producción de energía (condensadores, baterías, sistemas catalíticos)
INSTITUTO DE CERÁMICA Y VIDRIO (ICV)
Grupo Electrochemical Applications of Materials
El grupo ELAMAT cuenta con más de 15 años de experiencia en el estudio de los procesos electroquímicos relacionados con aplicaciones energéticas y medioambientales, con especial interés en las tecnologías del hidrógeno. Las actividades que desarrollan incluyen la síntesis y caracterización de los compuestos inorgánicos que forman parte de los dispositivos, con el objetivo de optimizar las propiedades eléctricas y electroquímicas para mejorar el rendimiento. El grupo posee una contrastada experiencia en el procesado de los materiales por métodos alternativos, así como en el análisis de las propiedades físico-químicas a través del estudio de las estructuras cristalinas, de la química de defectos de los sólidos y de la aplicación de metodologías avanzadas específicas que permiten discriminar las componentes iónicas y electrónicas del transporte eléctrico. Además, desarrollan el diseño, la fabricación y la caracterización de monoceldas de combustibles y electrolizadores de óxidos sólidos de conducción de oxígeno (SOFCs, SOECs), de conducción protónica cerámica (PCFCs, PCECs) y de conducción protónica polimérica (PEMFC).
Grupo de Cerámica Técnica
La actividad del grupo se centra, principalmente, en el diseño y desarrollo mediante fabricación aditiva de estructuras 3D complejas basadas en materiales cerámicos y estructuras de carbono, siendo uno de los primeros grupos en España en utilizar la tecnología de impresión directa de tintas (conocida como robocasting). Estos materiales impresos en 3D se están investigando dentro del grupo en los campos de energía y medioambiente. En el primero de ellos a través del desarrollo de materiales para el almacenamiento de energía térmica en aplicaciones de energía solar por concentración, producción de hidrógeno mediante la deshidrogenación catalítica de materiales orgánicos biodegradables, y electrolitos cerámicos reforzados con nanofibras para baterías de estado sólido. En cuanto a las aplicaciones medioambientales, se está trabajando en la eliminación de contaminantes en aguas residuales y síntesis de productos químicos de alto valor añadido con catalizadores 3D.
INSTITUTO DE MICROELECTRÓNICA DE MADRID (IMM-CNM)
Grupo MBE: Nanoestructuras Cuánticas para Optoelectrónica
El grupo MBE fue el primer grupo en España dedicado a los materiales III-V, que son la base de la optoelectrónica moderna (diodos LED, Láseres de semiconductor, fotodetectores, y multiuniones fotovoltaicas). El grupo se ha dedicado, en orden cronológico, a las siguientes líneas: desarrollo de nuevas técnicas de epitaxia, láseres, nanoestructuras semiconductoras, emisores de fotones individuales, y tecnología fotovoltaica. El grupo trabaja en estrecha colaboración con el Instituto de Energía Solar (IES-UPM), participando de forma continuada en proyectos conjuntos centrados en tecnología fotovoltaica.
INSTITUTO DE MICROELECTRÓNICA DE BARCELONA (IMB-CNM)
Grupo de Dispositivos y Sistemas de Potencia (PDS)
El Grupo de Dispositivos y Sistemas de Potencia del IMB-CNM centra su actividad en el diseño, fabricación y caracterización de dispositivos semiconductores y sistemas de potencia óptimos y robustos. Estos dispositivos son el núcleo de los convertidores de potencia presentes en muchos ámbitos de la sociedad, desde cargadores de móvil, electrodomésticos, coche eléctrico… hasta aerogeneradores, redes inteligentes (SmartGrids), tracción ferroviaria, etc… Uno de los principales objetivos del grupo es conseguir que estos convertidores sean lo más eficientes posibles des del punto de vista energético. Para ello, se hace uso de un amplio conocimiento de la física del dispositivo (basado en diferentes tecnologías semiconductoras como Silicio, SiC, GaN, GaO, Diamante…) y de su integración en un sistema de potencia analizando su comportamiento térmico, estudiando nuevas técnicas de encapsulado y utilizando técnicas de caracterización avanzadas para estudiar su fiabilidad y robustez. El IMB-CNM dispone de una Sala Blanca de Micro y Nano fabricación considerada ICTS (Infraestructura Científico-Técnica Singular) que permite fabricar todo tipo de dispositivos de potencia des de diodos de protección de muy baja tensión (>5V) hasta IGBTs de muy alta tensión (6.5 kV).
CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIONES METALÚRGICAS (CENIM)
Corrosión y Protección de materiales metálicos (COPROMAT)
El grupo COPROMAT desarrolla una investigación básica para comprender los mecanismos de corrosión responsables de la degradación de los metales en su entorno de trabajo. El grupo estudia tanto los aspectos termodinámicos y cinéticos de los distintos fenómenos que tienen lugar en la intercara metal/electrolito, para discriminar y entender los procesos elementales involucrados. Esto resulta especialmente relevante en los procesos de corrosión asistida mecánicamente (tribocorrosión, agrietamiento ambientalmente inducido, fragilización por hidrogeno, corrosión bajo tensión), donde aparecen efectos sinérgicos entre los factores puramente electroquímicos y los mecánicos que pueden contribuir a acelerar o atenuar la degradación de los materiales metálicos.
La interacción del hidrogeno con los materiales metálicos (aceros, aleaciones de aluminio, …) tiene efectos perniciosos en sus propiedades mecánicas, condicionando así la vida útil de recipientes de almacenamiento, válvulas o tanques de combustible. Dado que los mecanismos responsables, a escala atómica, de esta fragilización son aún bastante desconocidos apenas hay margen para la predicción de la durabilidad y vida en servicio de los materiales en contacto con ello.
En este sentido la experiencia del grupo permite no solo profundizar en el conocimiento del proceso de degradación del material sino también el conocimiento necesario para abordar el desarrollar nuevo sistema de protección que contribuyen a mejorar el comportamiento en servicio, alargar su vida útil e incluso dotar a las superficies de nuevas propiedades y funcionalidades.
Grupo de Transformaciones de Fase en Estado Sólido (METERALIA)
Actualmente, el Grupo MATERALIA mantiene una posición de liderazgo a nivel español y una importante visibilidad a nivel internacional en el campo de las transformaciones de fase en aceros. Su objetivo principal es comprender la relación entre el procesado, la estructura del acero y sus propiedades mecánicas. Para ello profundiza en los mecanismos de transformación, caracteriza la estructura del material desde el micro a la nano-escala y desarrolla herramientas de simulación que le permitan describir la física y la química que gobiernan los procesos de transformación del acero y sus propiedades bajo condiciones reales de uso.
En el contexto de la descarbonización industrial, los objetivos científicos del grupo son:
- Ayudar a la industria siderúrgica a abordar la descarbonización del sector en el contexto de economía circular, impulsando una economía basada en el hidrógeno, la eficiencia energética y la electrificación (Figura 1).
- Promover la fabricación aditiva, una forma inteligente y sostenible de fabricar componentes y estructuras de materiales para su aplicación en energía.
- Desarrollar nuevos materiales resistentes a altas temperaturas y ambientes agresivos para aumentar la eficiencia de los sistemas de producción de energía con bajas emisiones de CO2.
- Desarrollar aceros avanzados de ultra alta resistencia para rodamientos y cajas de engranajes para turbinas eólicas
Grupo de Tecnologías Eco-Innovadoras aplicadas a procesos medioambientales, reciclado de materiales y aprovechamiento energético (TECNOECO)
Grupo de Investigación dedicado al estudio de la recuperación, reciclado, reutilización de materiales y obtención de metales críticos para la transición energética. Nuestra actividad tiene un marcado carácter transversal, colaborando con empresas mediante el desarrollo de nuevos procesos y tecnologías y al mismo tiempo, contribuyendo al desarrollo científico en el ámbito de especialidad del Grupo, a través de la realización de proyectos competitivos tanto nacionales como internacionales.
En la actualidad, el Grupo está trabajando en las siguientes líneas de investigación
- ENERGÍA: Aplicación del H2 en la industria siderúrgica tanto como vector energético como reductor; desarrollo de nuevos materiales para la limpieza de biogás y gas de síntesis; aplicaciones de materiales carbonosos para el almacenamiento de energía y reciclado de materiales procedentes de vehículos eléctricos.
- MATERIAS PRIMAS CRÍTICAS: tratamiento de recursos mineros y escombreras; aprovechamiento de productos de post-consumo y aplicación de tecnologías basadas en nano materiales.
INSTITUTO DE QUÍMICA FÍSICA ROCASOLANO (IQFR)
Grupo de Materiales para la Energía y la Fotónica (MatEF)
El grupo MatEF es el resultado de la combinación de investigadores de dos grupos del IQFR (Laseres, Nanoestructuras y Procesado de Materiales -LANAMAP- y el grupo de Mecánica Estadística y Materia Condensada -SMCM-).
El grupo centra su actividad, por un lado, en el estudio de procesos inducidos por láser, con una doble vertiente fundamental (descripción y comprensión de los mecanismos) y aplicada (búsqueda de estrategias para el control de la fabricación láser hacia determinadas funcionalidades, con especial interés en la nanoestructura), y, por otra parte, en el modelado de sistemas y procesos en materiales de interés fotónico (cristales y cuasi-cristales coloidales) y sistemas confinados de interés energético (procesos adsorción selectiva de bioalcoholes, síntesis, caracterización y modelado de materiales carbonosos porosos, y modelización de electrolitos de doble capa para supercondensadores.
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES QUÍMICAS
Grupo de Síntesis Organometálica y Aplicaciones Catalíticas
El grupo de Síntesis Organometálica y Aplicaciones Catalíticas es reconocido internacionalmente por sus estudios de carácter fundamental relacionados con la activación de moléculas pequeñas mediante compuestos de metales de transición del final de la segunda y tercera series de la Tabla Periódica, un campo que ha alcanzado un grado de madurez elevado.
Recientemente, este grupo ha investigado la aplicación de compuestos basados en los mismos metales (y en la actualidad está empezando a extender estos estudios a metales de la primera serie de transición) estabilizados con ligandos de tipo pincer como catalizadores en procesos de reducción (hidrogenación e hidrometalación) y deshidrogenación. Asimismo, el grupo cuenta con experiencia en la preparación de nanopartículas de metales nobles estabilizadas con ligandos orgánicos, que han demostrado ser muy activas en diferentes reacciones de hidrogenación y generación de H2, entre otras. A este respecto, es interesante destacar que las reacciones de hidrogenación y deshidrogenación poseen un interés considerable en síntesis orgánica, así como en el campo del almacenamiento de energía en forma de hidrógeno, un aspecto clave para el desarrollo de una economía basada en el hidrógeno como vector energético.
INSTITUTO DE FÍSICA FUNDAMENTAL
Grupo de Teoría y Simulación de Interacciones Moleculares
El grupo INTERMOL se centra en varias líneas de trabajo que siguen una pauta común: la obtención de interacciones moleculares precisas que en una segunda etapa permiten describir diversos procesos como la transferencia de energía, el cálculo de constantes de reacción, así como la estructura de diversos sistemas moleculares y nanoestructurados tanto en fase gas como en la interfase gas-superficie.
En estos últimos años el trabajo del grupo se ha dedicado, entre otros, al estudio teórico de diversos sistemas que están relacionados directamente con a) almacenamiento eficiente, b) descarbonización industrial, c) tecnologías del hidrógeno. Estos sistemas involucran especies atómicas y moleculares (H, gases nobles, H2, CO2, N2, CH4, H2O) y su interacción con sistemas moleculares y bidimensionales basados en el carbono (PAHs, grafeno y sus derivados nanoporosos como los grafinos).
INSTITUTO MEDITERRÁNEO DE ESTUDIOS AVANZADOS (IMEDEA) (CSIC-UIB)
Grupo de Investigación de Cambio Global
El grupo de Investigación de Cambio Global realiza investigación interdisciplinar en geoenergías, hidrología, ecología terrestre y marina. El Cambio Global impulsado por el crecimiento de la población humana unido a un mayor uso de los recursos (energía, agua, tierra, biodiversidad, productos químicos y elementos clave) hace necesaria la investigación para alcanzar la neutralidad de carbono.
Las temáticas relevantes a la PTI tratadas por el grupo son la energía geotérmica (generación renovable), almacenamiento geológico de carbono (descarbonización industrial) y almacenamiento subterráneo de hidrógeno (tecnologías del hidrógeno).
CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN NANOMATERIALES Y NANOTECNOLOGÍA (CINN)
Grupo de Síntesis y Caracterización Avanzada de Materiales Nanoestructurados
El grupo de investigación centra su actividad en:
- Síntesis de nanopolvos mediante técnicas hidrotermales, de coprecipitación y Sol-Gel, incluyendo la caracterización de los mismos tanto a nivel morfológico como estructural y de textura.
- Consolidación de nanopolvos en materiales densos nanoestructurados y análisis de sus propiedades físicas (mecánicas, ópticas, eléctricas…).
- Caracterización de forma precisa de la estructura de los materiales mediante técnicas avanzadas de difracción de rayos x y luz de sincrotrón.
INSTITUTO DE GEOCIENCIAS DE BARCELONA (GEO3BCN)
Instituto de Geociencias de Barcelona (GEO3BCN)
Geociencias Barcelona (GEO3BCN – CSIC) es un instituto internacional de investigación en geociencias cuya misión es avanzar en la comprensión de las Ciencias del Sistema Terrestre. Una parte clave de su misión es satisfacer las necesidades industriales y sociales a través de la transferencia de conocimientos aplicados a los riesgos geológicos y la exploración y explotación de recursos geológicos. En el marco de la PTI, el grupo de investigación centra su actividad en:
- Captura y almacenamiento de carbono
- Almacenamiento subterráneo de energía
- Tecnologías de eliminación de dióxido de carbono
- Exploración de minerales para la transición energética
- Energía geotérmica