PROGRAMA DE APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA IN113014

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1 PROGRAMA DE APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA DATOS GENERALES Clave del proyecto: Título: IN Etapa: Informe Final 2014 Modalidad: Tema prioritario: Tipo proyecto: Disciplina: Especialidad: Adscripción del proyecto: Duración: Palabras clave: Situación: Estudio del proceso de absorción de hidrógeno en el sistema binario de Hexaboruros R-B6:M con la incorporación de catalizadores nanoestructurados a) Proyecto de investigación Desarrollo y aprovechamiento de energías renovables y limpias Ciencias de los materiales Materiales nanoestructurados Instituto de Energías Renovables 3 Años absorción de hidrógeno, almacenamiento de energía, baterías recargables, hidruro cerámico Proyecto aprobado CANTIDADES ASIGNADAS Primer año: $ 247, Segundo año: $ 181, Tercer año: $ 196, Total: $ 625, TITULAR(ES) DEL PROYECTO Responsable: Adscripción: SERGIO ALBERTO GAMBOA SANCHEZ Instituto de Energías Renovables Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 1 de 7

2 SÍNTESIS DEL PROYECTO Este proyecto tiene como finalidad estudiar el proceso de absorción de hidrógeno en nuevos sistema de almacenamiento de energía denominados hidruros cerámicos, los cuales pueden superar las limitantes que actualmente se tiene para almacenar energía en forma de hidrógeno. Nuestra propuesta involucra la síntesis y caracterización de novedosos materiales basados en hexaboruros cerámicos, de sistema binario, activados con nanocatalizadores, tales hexaboruros tienen estructuralmente un adecuado potencial para poder almacenar hidrógeno utilizando métodos electroquímicos de baja energía a temperatura ambiente. La síntesis de materiales que se propone para este proyecto permitirá analizar las propiedades estructurales y electroquímicas de hexaboruros activados, logrando estudiar los diversos mecanismos de reacción que se llevan a cabo para almacenar y liberar hidrógeno mediante un proceso electroquímico. Los hexaboruros tienen el potencial de almacenar gas de hidrógeno, cuyas características no han sido estudiadas en este tipo de materiales. Se requiere realizar un análisis sistemático de las principales propiedades de los hexaboruros, desde la síntesis de materiales, hasta la caracterización fisicoquímica para determinar las propiedades de absorción/liberación de hidrógeno en el material base. El estudio de los sistemas de absorción de hidrógeno basado en hexaboruros permitirá contribuir de forma sustancial al desarrollo de las fuentes renovables de energía, al resolver un problema existente relacionado con el almacenamiento de energía útil para el funcionamiento acoplado de sistemas de conversión de energía como lo son las celdas de combustible tipo PEM, las cuales pueden operar por ejemplo, en sistemas móviles como son vehículos eléctricos, computadoras y teléfonos celulares portátiles. Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 2 de 7

3 CONTRIBUCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN El proyecto permitió entender una nueva forma de almacenamiento de energía como lo son los hidruros cerámicos, y más aún, permitió formular la idea de un nuevo sistema de almacenamiento de energía, las baterías de hidruros cerámicos, que son parte de la propuesta de patente que se ha formulado. Fue posible entender y sistematizar, aunque todavía no se ha logrado optimizar el proceso para la obtención de hexaboruros de Ca, Ba, Na activados con nanopartículas catalíticas de Pd principalmente. La tesis de doctorado que se encuentra en proceso, tiene como finalidad obtener las condiciones adecuadas para la síntesis de estos materiales cerámicos. Con el presente proyecto fue posible ampliar nuestra línea principal de investigación hacia el desarrollo de materiales utilizando técnicas tales como la biosíntesis principalmente. Por otra parte el sistema de almacenamiento de energía de hidrógeno como es el caso de las baterias de hidruros cerámicos permitió realizar estudios de desarrollo de nuevos materiales para su aplicación en celdas de combustible que estarán acopladas a los sistemas de almacenamiento de energía, y con ello, se pudo establecer los primeros criterios de lo que será en un futuro nuestro desarrollo tecnológico basado en una celda de combustible acoplada a una batería de hidruros cerámicos. Se logró establecer una metodología apropiada para estudiar los hexaboruros cerámicos ya sea estructural, química o electroquímicamente, en función a la aplicación que se desea realizar. Se lograron concluir 5 tesis o trabajos de investigación para lograr la obtención de grado: 3 estudiantes de nivel licenciatura, 2 de maestría. Adicionalmente se encuentra en desarrollo una tesis de doctorado que va en el segundo año del mismo. Se redactaron un artículo científico y una patente que se encuentran en proceso de envío. Ambos serán enviados al mismo tiempo para asegurar que la protección intelectual no tenga inconvenientes. Se impartieron 6 ponencias por invitación a público principalmente estudiantes, tratando de sociabilizar los resultados obtenidos e indicando las posibilidades que tienen los estudiantes para desarrollar proyectos de investigación relacionados con las fuentes renovables de energía, pero especialmente con los sistemas de hidruros cerámicos y sus aplicaciones en sistemas de almacenamiento de energía. Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 3 de 7

4 PARTICIPANTES INFORME FINAL NOMBRE TIPO DE PARTICIPANTE PROCEDENCIA ABIGAIL IDIDA BERNAL LEAL Alumno externo UNIVERSIDAD POLITECNICA DE ALTAMIRA ALEJANDRA LOPEZ SUAREZ Académico UNAM Instituto de Física ALEXA VARGAS COLIN Alumno externo Universidad Politécnica del Estado de Morelos ANA KARINA CUENTAS GALLEGOS Académico UNAM Instituto de Energías Renovables ATZHIRI SALVADOR VENTURA ALFARO Alumno UNAM Fac. Química CLAUDIA KARINA ZAGAL PADILLA Alumno UNAM I. de Energías Renovables DANIEL RUBIO SAAVEDRA Alumno UNAM I. de Energías Renovables GILDARDO CASARRUBIAS SEGURA Académico UNAM Instituto de Energías Renovables JOSE ALVARO CHAVEZ CARVAYAR Académico UNAM Instituto de Investigaciones en Materiales MA LUISA RAMON GARCIA Académico UNAM Instituto de Energías Renovables MARIO ARTURO RIVERA MARTINEZ Académico externo UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DEL ESTADO DE GUERRERO EN TAXCO NAXIELLY VERONICA RAMIREZ CARVAJAL Alumno externo Universidad Politécnica del Estado de Morelos OLIVIA GRAEVE Académico externo UNIVERSIDAD DE CALIFORNIA EN SAN DIEGO VICTOR HUGO RAMOS SANCHEZ Académico externo UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 4 de 7

5 DIFUSIÓN PONENCIAS Título de la ponencia BUAP Dirección de Innovación y Transferencia de Conocimiento Nombre del evento Panel de Alternativas sobre el Futuro de la Energía en México Lugar BUAP, Puebla, Puebla País México Difusión Nacional Título de la ponencia 5th International Symposium on Bioengineering. Nombre del evento Las celdas de combustible y su futuro en sistemas eléctricos de baja potencia Lugar Universidad Michoacana San Nicolás de Hidalgo País México Difusión Internacional Título de la ponencia Seminario por invitación Nombre del evento Nuevos materiales para el almacenamiento y conversión de energía Lugar Centro de Investigacion y Desarrollo Tecnológico en Energías Renovables UNICACH, Chiapas País México Difusión Nacional Título de la ponencia Seminario Conjunto IIM-CiMatSus Nombre del evento Obtención de materiales electrocatalítiocs para sistemas de almacenamiento y conversión de energía Lugar ENES Morelia, Michoacán País México Difusión Nacional Título de la ponencia 22a Semana Nacional de Ciencia y Tecnología Nombre del evento La importancia de las energías renovables Lugar CBTIS 82, Taxco de Alarcón, Guerrero País México Difusión Nacional CLAUDIA KARINA ZAGAL PADILLA Ponente Título de la ponencia Coloquio Internacional del Medio Ambiente y Diseño Nombre del evento La energía solar como combustible para mover al mundo Lugar Universidad Autónoma Metropolitana País México Difusión Internacional Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 5 de 7

6 PATENTES /TRANSFERENCIA DE TECNOLOGÍA Número de registro En trámite Nombre Dispositivo de estado sólido a base de hidruros cerámicos para el almacenamiento de energía Año 2017 Tipo Nacional Descripción Es una batería electrolítica de hidrógeno, a partir del almacenamiento del vector energético en el electrodo negativo del dispositivo, mediante un electrodo compuesto por un material de naturaleza cerámica u óxido metálico activado mediante nanortículas, favoreciendo cualquier fenómeno de absorción entre los que se puede encontrar el mecanismo denominado spillover. Es un dispositivo que no presenta modificación en su estructura durante los procesos de reacciones redox que ocurren en los procesos de carga o descarga del mismo, así como también no existe modificación de su estructura durante el proceso de absorción de hidrógeno, lo que permite considerar un dispositivo de mas larga duración que cualquier batería electrolítica construida hasta el momento. El documento de patente se encuentra en redacción y ha estado siendo supervisado por el Ing. Salvador E. Herrera Morales, de la Coordinación de Innovación y Desarrollo de la UNAM. Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 6 de 7

7 FORMACIÓN DE RECURSOS HUMANOS Nombre ABIGAIL IDIDA BERNAL LEAL Título de la tesis Desarrollo de materiales de lantano para almacenamiento de energía renovable en forma de hidrógeno Nivel Licenciatura Fecha de titulación 12/12/2016 Nombre ALEXA VARGAS COLIN Título de la tesis Electro-oxidación de bioetanol residual proveniente de la destilación de agave mediante catalizadores a base de Pd en medio alcalino Nivel Licenciatura Fecha de titulación 22/04/2016 Nombre CLAUDIA KARINA ZAGAL PADILLA Título de la tesis Síntesis y Caracterización de ZnO:Mg obtenido mediante biosíntesis Nivel Maestría Fecha de titulación 12/01/2017 Nombre DANIEL RUBIO SAAVEDRA Título de la tesis Sintesis de Sistemas Binarios de Hexaboruros con Catalizadores Incorporados (R-B6:M) para el Almacenamiento de Hidrógeno Nivel Maestría Fecha de titulación 13/08/2015 Nombre NAXIELLY VERONICA RAMIREZ CARVAJAL Título de la tesis Estudio de la electro-oxidación de alcoholes provenientes de residuos agroindustriales Nivel Licenciatura Fecha de titulación 22/04/2016 Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 7 de 7