Advanced Reaction Systems for Hydrogen Production

[EN] This PhD work started in March 2010 with the support of the University of the Basque Country (UPV/EHU) under the program named “Formación de Personal Investigador” at the Chemical and Environmental Engineering Department in the Faculty of Engineering of Bilbao. The major part of the Thesis work was carried out in the mentioned department, as a member of the Sustainable Process Engineering (SuPrEn) research group. In addition, this PhD Thesis includes the research work developed during a period of 6 months at the Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH, IMM, in Germany. During the four years of the Thesis, conventional and microreactor systems were tested for several feedstocks renewable and non-renewable, gases and liquids through several reforming processes in order to produce hydrogen. For this purpose, new catalytic formulations which showed high activity, selectivity and stability were design. As a consequence, the PhD work performed allowed the publication of seven scientific articles in peer-reviewed journals. This PhD Thesis is divided into the following six chapters described below. The opportunity of this work is established on the basis of the transition period needed for moving from a petroleum based energy system to a renewable based new one. Consequently, the present global energy scenario was detailed in Chapter 1, and the role of hydrogen as a real alternative in the future energy system was justified based on several outlooks. Therefore, renewable and non-renewable hydrogen production routes were presented, explaining the corresponding benefits and drawbacks. Then, the raw materials used in this Thesis work were described and the most important issues regarding the processes and the characteristics of the catalytic formulations were explained. The introduction chapter finishes by introducing the concepts of decentralized production and process intensification with the use of microreactors. In addition, a small description of these innovative reaction systems and the benefits that entailed their use were also mentioned. In Chapter 2 the main objectives of this Thesis work are summarized. The development of advanced reaction systems for hydrogen rich mixtures production is the main objective. In addition, the use and comparison between two different reaction systems, (fixed bed reactor (FBR) and microreactor), the processing of renewable raw materials, the development of new, active, selective and stable catalytic formulations, and the optimization of the operating conditions were also established as additional partial objectives. Methane and natural gas (NG) steam reforming experimental results obtained when operated with microreactor and FBR systems are presented in Chapter 3. For these experiments nickel-based (Ni/Al2O3 and Ni/MgO) and noble metal-based (Pd/Al2O3 and Pt/Al2O3) catalysts were prepared by wet impregnation and their catalytic activity was measured at several temperatures, from 973 to 1073 K, different S/C ratios, from 1.0 to 2.0, and atmospheric pressure. The Weight Hourly Space Velocity (WHSV) was maintained constant in order to compare the catalytic activity in both reaction systems. The results obtained showed a better performance of the catalysts operating in microreactors. The Ni/MgO catalyst reached the highest hydrogen production yield at 1073 K and steam-to-carbon ratio (S/C) of 1.5 under Steam methane Reforming (SMR) conditions. In addition, this catalyst also showed good activity and stability under NG reforming at S/C=1.0 and 2.0. The Ni/Al2O3 catalyst also showed high activity and good stability and it was the catalyst reaching the highest methane conversion (72.9 %) and H2out/CH4in ratio (2.4) under SMR conditions at 1073 K and S/C=1.0. However, this catalyst suffered from deactivation when it was tested under NG reforming conditions. Regarding the activity measurements carried out with the noble metal-based catalysts in the microreactor systems, they suffered a very quick deactivation, probably because of the effects attributed to carbon deposition, which was detected by Scanning Electron Microscope (SEM). When the FBR was used no catalytic activity was measured with the catalysts under investigation, probably because they were operated at the same WHSV than the microreactors and these WHSVs were too high for FBR system. In Chapter 4 biogas reforming processes were studied. This chapter starts with an introduction explaining the properties of the biogas and the main production routes. Then, the experimental procedure carried out is detailed giving concrete information about the experimental set-up, defining the parameters measured, specifying the characteristics of the reactors used and describing the characterization techniques utilized. Each following section describes the results obtained from activity testing with the different catalysts prepared, which is subsequently summarized: Section 4.3: Biogas reforming processes using γ-Al2O3 based catalysts The activity results obtained by several Ni-based catalysts and a bimetallic Rh-Ni catalyst supported on magnesia or alumina modified with oxides like CeO2 and ZrO2 are presented in this section. In addition, an alumina-based commercial catalyst was tested in order to compare the activity results measured. Four different biogas reforming processes were studied using a FBR: dry reforming (DR), biogas steam reforming (BSR), biogas oxidative reforming (BOR) and tri-reforming (TR). For the BSR process different steam to carbon ratios (S/C) from 1.0 to 3.0, were tested. In the case of BOR process the oxygen-to-methane (O2/CH4) ratio was varied from 0.125 to 0.50. Finally, for TR processes different S/C ratios from 1.0 to 3.0, and O2/CH4 ratios of 0.25 and 0.50 were studied. Then, the catalysts which achieved high activity and stability were impregnated in a microreactor to explore the viability of process intensification. The operation with microreactors was carried out under the best experimental conditions measured in the FBR. In addition, the physicochemical characterization of the fresh and spent catalysts was carried out by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES), N2 physisorption, H2 chemisorption, Temperature Programmed Reduction (TPR), SEM, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and X-ray powder Diffraction (XRD). Operating with the FBR, conversions close to the ones predicted by thermodynamic calculations were obtained by most of the catalysts tested. The Rh-Ni/Ce-Al2O3 catalyst obtained the highest hydrogen production yield in DR. In BSR process, the Ni/Ce-Al2O3 catalyst achieved the best activity results operating at S/C=1.0. In the case of BOR process, the Ni/Ce-Zr-Al2O3 catalyst showed the highest reactants conversion values operating at O2/CH4=0.25. Finally, in the TR process the Rh-Ni/Ce-Al2O3 catalyst obtained the best results operating at S/C=1.0 and O2/CH4=0.25. Therefore, these three catalysts were selected to be coated onto microchannels in order to test its performance under BOR and TR processes conditions. Although the operation using microreactors was carried out under considerably higher WHSV, similar conversions and yields as the ones measured in FBR were measured. Furthermore, attending to other measurements like Turnover Frequency (TOF) and Hydrogen Productivity (PROD), the values calculated for the catalysts tested in microreactors were one order of magnitude higher. Thus, due to the low dispersion degree measured by H2-chemisorption, the Ni/Ce-Al2O3 catalyst reached the highest TOF and PROD values. Section 4.4: Biogas reforming processes using Zeolites L based catalysts In this section three type of L zeolites, with different morphology and size, were synthesized and used as catalyst support. Then, for each type of L zeolite three nickel monometallic and their homologous Rh-Ni bimetallic catalysts were prepared by the wetness impregnation method. These catalysts were tested using the FBR under DR process and different conditions of BSR (S/C ratio of 1.0 and 2.0), BOR (O2/CH4 ratio of 0.25 and 0.50) and TR processes (at S/C=1.0 and O2/CH4=0.25). The characterization of these catalysts was also carried out by using the same techniques mentioned in the previous section. Very high methane and carbon dioxide conversion values were measured for almost all the catalysts under investigation. The experimental results evidenced the better catalytic behavior of the bimetallic catalysts as compared to the monometallic ones. Comparing the catalysts behavior with regards to their morphology, for the BSR process the Disc catalysts were the most active ones at the lowest S/C ratio tested. On the contrary, the Cylindrical (30–60 nm) catalysts were more active under BOR conditions at O2/CH4=0.25 and TR processes. By the contrary, the Cylindrical (1–3 µm) catalysts showed the worst activity results for both processes. Section 4.5: Biogas reforming processes using Na+ and Cs+ doped Zeolites LTL based catalysts A method for the synthesis of Linde Type L (LTL) zeolite under microwave-assisted hydrothermal conditions and its behavior as a support for heterogeneously catalyzed hydrogen production is described in this section. Then, rhodium and nickel-based bimetallic catalysts were prepared in order to be tested by DR process and BOR process at O2/CH4=0.25. Moreover, the characterization of the catalysts under investigation was also carried out. Higher activities were achieved by the catalysts prepared from the non-doped zeolites, Rh-Ni/D and Rh-Ni/N, as compared to the ones supported on Na+ and Cs+ exchanged supports. However, the differences between them were not very significant. In addition, the Na+ and Cs+ incorporation affected mainly to the Disc catalysts. Comparing the results obtained by these catalysts with the ones studied in the section 4.4, in general worst results were achieved under DR conditions and almost the same results when operated under BOR conditions. In Chapter 5 the ethylene glycol (EG) as feed for syngas production by steam reforming (SR) and oxidative steam reforming (OSR) was studied by using microchannel reactors. The product composition was determined at a S/C of 4.0, reaction temperatures between 625°C and 725°C, atmospheric pressure and Volume Hourly Space Velocities (VHSV) between 100 and 300 NL/(gcath). This work was divided in two sections. The first one corresponds to the introduction of the main and most promising EG production routes. Then, the new experimental procedure is detailed and the information about the experimental set-up and the measured parameters is described. The characterization was carried out using the same techniques as for the previous chapter. Then, the next sections correspond to the catalytic activity and catalysts characterization results. Section 5.3: xRh-cm and xRh-np catalysts for ethylene glycol reforming Initially, catalysts with different rhodium loading, from 1.0 to 5.0 wt. %, and supported on α-Al2O3 were prepared by two different preparation methods (conventional impregnation and separate nanoparticle synthesis). Then, the catalysts were compared regarding their measured activity and selectivity, as well as the characterization results obtained before and after the activity tests carried out. The samples prepared by a conventional impregnation method showed generally higher activity compared to catalysts prepared from Rh nanoparticles. By-product formation of species such as acetaldehyde, ethane and ethylene was detected, regardless if oxygen was added to the feed or not. Among the catalysts tested, the 2.5Rh-cm catalyst was considered the best one. Section 5.4: 2.5Rh-cm catalyst support modification with CeO2 and La2O3 In this part of the Chapter 5, the catalyst showing the best performance in the previous section, the 2.5Rh-Al2O3 catalyst, was selected in order to be improved. Therefore, new Rh based catalysts were designed using α-Al2O3 and being modified this support with different contents of CeO2 or La2O3 oxides. All the catalysts containing additives showed complete conversion and selectivities close to the equilibrium in both SR and OSR processes. In addition, for these catalysts the concentrations measured for the C2H4, CH4, CH3CHO and C2H6 by-products were very low. Finally, the 2.5Rh-20Ce catalyst was selected according to its catalytic activity and characterization results in order to run a stability test, which lasted more than 115 hours under stable operation. The last chapter, Chapter 6, summarizes the main conclusions achieved throughout this Thesis work. Although very high reactant conversions and rich hydrogen mixtures were obtained using a fixed bed reaction system, the use of microreactors improves the key issues, heat and mass transfer limitations, through which the reforming reactions are intensified. Therefore, they seem to be a very interesting and promising alternative for process intensification and decentralized production for remote application.

Evaluación de un programa de fisioterapia respiratoria en pacientes sometidos a resección pulmonar

169 p.+ anexos

Estudio comparativo de eficiencia energética: Fachada ventilada frente a fachada vegetal

398 p. + anexos

Eficacia de la rehabilitación cardíaca en la cardiopatía isquémica. Y el rol de la enfermería.

El aumento de la prevalencia de la cardiopatía isquémica, una de las principales causas de muerte en España, le ha convertido en un gran problema de salud. Por su parte, la rehabilitación cardíaca ha surgido como una posible solución en la prevención de esta enfermedad y en la de sus secuelas físicas y psíquicas. El objetivo principal es analizar la eficacia de los programas de rehabilitación cardíaca en la salud física y mental, y la importancia de la enfermera en este tipo de programas. La metodología consistió en la revisión bibliográfica a través de libros y artículos encontrados en bases de datos, revistas electrónicas y páginas web de instituciones científicas. Los resultados encontrados demuestran la eficacia de los programas de rehabilitación en la mejora de la salud física y mental del paciente. La enfermera, cumpliendo sus funciones docente y asistencial, puede ayudar al paciente en los cambios de hábitos de vida para prevenir nuevos episodios de cardiopatía isquémica. A modo de discusión del trabajo se destaca que sería adecuado que todos los estudios utilizaran un número de muestra similar, evaluaran a los pacientes a corto y largo plazo, explicaran cuál es la sistemática de los ejercicios físicos del programa y utilizaran las mismas escalas de evaluación psicológica del paciente. Comparando los pacientes que participaron en rehabilitación cardíaca con los que no, se concluye a favor de los pacientes que sí participaron. La enfermera tiene una función importante en el cuidado del paciente para ayudarle a mejorar su calidad de vida.

PICC vs Catéter central insertado en vena subclavia en pacientes críticos

[Es]Introducción: actualmente, en servicios como UCIs, quirófanos y Urgencias cada vez es más común el empleo de CVCS y PICC. Ambos están asociados a graves complicaciones como CLABSI, TVP, EP, arritmia, etc. Dado que la enfermería juega un papel importante tanto en la inserción de estos dispositivos, como en el mantenimiento y prevención de las adversidades, es necesario poseer los conocimientos y habilidades adecuados para su afrontamiento. Objetivo y metodología: determinar cuál de los dos supone menor riesgo de complicaciones en pacientes críticos mediante la evidencia científica y utilizando la EBE. Para ello se ha realizado una revisión bibliográfica de estudios encontrados en bases de datos como Pubmed, Cochrane y Cinhal mediante la combinación de términos MeSH y palabras clave con operadores booleanos. Resultados y discusión: se han incluido en total 13 publicaciones (6 RS, 4 estudios de cohorte, 1 ECA y 2 GPC), de las cuales 3 poseen calidad alta, 3 media y 5 baja. Tanto los PICC como los CVCS implican diversas complicaciones, divididas en infecciosas, trombo-embolicas y mecánicas/otras. Existe insuficiente evidencia científica y gran heterogeneidad entre los artículos, lo que dificulta su extrapolación. Conclusiones: en pacientes críticos los PICC poseen mayor riesgo de TVP, los CVCS de complicaciones mecánicas, y ambos presentan tasas similares de CLABSI. Es importante escoger de forma individualizada el catéter a implantar, estimando los riesgos-beneficios de cada uno. Los cuidados preventivos son fundamentales en la reducción de estas contingencias. Son necesarios más estudios prospectivos comparativos.

Factores y condiciones de la formación del jugador de fútbol en Bogotá

280 p.

Análisis de la innovación tecnológica en las empresas del País Vasco

[ES]La innovación tecnológica es una estrategia por la que han apostado muchas de las empresas vascas en los últimos años, ya que aporta muchos beneficios tanto para las empresas, como para el sistema económico de la región. Además, las administraciones públicas han apoyado estas estrategias desde hace más de 30 años impulsando distintas medidas en cada fase. Con el fin de conocer cuál ha sido la evolución de la innovación tecnológica y su tendencia para los siguientes años, el presente trabajo analiza los factores relacionados con la innovación tecnológica en el País Vasco.

Moldeaketa prozesuaren azterketa AMPO Kooperatiba Elkartean

[EU]Proiektu honen helburua fabrikazio prozesu bat sakonki aztertzea da, dauden arazoak identifikatu eta hauei soluzioa bilatzeko helburuarekin. Horretarako, lehendabizi, prozesua nola burutzen den azalduko da. Horretarako, kooperatiba elkartea bisitatuko da prozesuaren nondik norakoak hobeto ezagutu ahal izateko eta dauden arazoak bertatik ezagutu ahal izateko. Gero, denboren neurketa burutuko da, eta datu hauek eskuratu ondoren, beharrezkoak diren parametro guztiak kalkulatuko dira, bisitan ikusi diren arazoak benetan gertatzen diren arazoak direla frogatu ahal izateko. Honetaz aparte, arazo hauen ondorioz enpresak galtzen duen diru kopurua ere kalkulatuko da. Amaitzeko, identifikatu diren arazoei irtenbidea emateko, soluzio posible batzuk planteatuko dira, hauei esker lortu daitezkeen onurak identifikatuz, bai eta, soluzioetako bakoitzak dituen abantaila eta desabantailak azalduz.

La integración de los sistemas de gestión normalizados: un análisis de los principales estudios empíricos.

[ES]En la actualidad, muchas empresas organizan sus sistemas de gestión basándose en las normas y estándares internacionales (ISO 9000, ISO 14000, OHSAS 18000…). Considerando que todos ellos están soportados en unos principios comunes, las organizaciones tratan de aprovechar las sinergias existentes entre dichos sistemas buscando la mayor integración posible y la obtención de beneficios, tales como el ahorro de costes, la disminución de la burocracia o la mejora de la eficiencia. Por ello, el objetivo del presente trabajo es aportar una serie de recomendaciones que permitan a las empresas orientar la integración de sus sistemas de gestión de una manera sencilla y ágil.

Evaluación del impacto radiológico ambiental de una industria NORM

[ES]El proceso de soldadura más común es la soldadura por arco metálico con electrodos revestidos. A veces ese revestimiento contiene materiales radiactivos de origen natural (NORMs). En España los electrodos más utilizados son los recubiertos de rutilo mezclado con otros materiales. El rutilo contiene algunos radionúclidos naturales detectables, por lo que puede ser considerado como un NORM. Este trabajo principalmente se centra en la aplicación de la metodología expuesta en la Guía de Seguridad 11.3 del Consejo de Seguridad Nuclear (Metodología para la evaluación del impacto radiológico en las industrias NORM), como una herramienta para obtener las dosis en una fábrica que produce este tipo de electrodo y evaluar el impacto radiológico en una instalación específica. Para ello, se aplicaron en dicha instalación los pasos requeridos por la metodología para su cumplimiento. Se analizaron los beneficios inherentes al estudio y se identificaron las zonas de radiación más altas así como la posición de los trabajadores. Habiendo hecho uso de evaluaciones de dosis llevadas a cabo con anterioridad por otros procedimientos, métodos de simulación, se establecieron las pautas de protección radiológica a seguir para el cumplimiento de dicha guía, mediante la colocación de dosímetros personales y monitores de radiación.

Aporte adicional de energía renovable geotérmica a instalación con cogeneración en hospital existente.

[ES]Este proyecto tiene como objetivo apoyar a la generación de energía por cogeneración mediante una fuente de energía renovable. Se pretende plantear una solución que satisfaga parte de las necesidades básicas del Hospital Universitario de Álava, en su sede del Hospital de Santiago, de una forma económicamente rentable. Este proyecto se enmarca dentro de los esfuerzos en la promoción de energías renovables que comenzaron con el protocolo Kioto, al que le siguieron los objetivos Europa 20/20/20. Se realizará un acercamiento a la utilización de la energía renovable geotérmica como fuente de energía que disminuye el impacto ambiental. El edificio hospitalario considerado ya cuenta con un sistema de generación energética con cogeneración, considerada dentro del régimen especial, por la utilización de energía residual para procesos que de otra manera hubieran requerido consumo de combustible. Se plantearán diferentes alternativas para la generación de energía térmica con geotermia, que al ser de origen renovable, es una fuente de energía de combustibles no fósiles, y se demostraran sus beneficios analizando cómo mejora la huella de carbono del hospital con la propuesta. Finalmente, para valorar si se trata de un proyecto viable se planteará el estudio económico analizando el presupuesto y análisis de rentabilidad.

Gogortasunaren estimazioa Barkhausen metodoaz.

[EU]Gradu amaierako lan hau merkatuan dauden kalitate kontroleko azterketa mota batzuen azterketan oinarritzen da, batez ere materialaren gainazaleko gogortasunaren azterketan metodo berri baten erabilpenaz. Metodo berri hau, metodo ez suntsikorra da eta Barkhausen soinuan oinarritzen da non gogortasunaren estimazio hurbildu bat egitea lortu nahi den. Lan honetan metodo berri honen inplantazioaren onurak eta berau zertan datzan azaltzen da etorkizunean materialaren gainazaleko gogortasunaren neurketan erabili ahal izateko enpresen onurarako kanlitateko kontroleko sailean.

Diseño del blindaje de una sala de radiografía.

[ES]Este trabajo trata sobre el diseño del blindaje de una sala de rayos X. Concretamente se ha centrado en el procedimiento para diseñar el blindaje de una sala de radiografías del tórax. Para ello, se ha tomado como punto de partida una posible sala de radiografía de un centro sanitario y se le han aplicado a este caso las pautas que se deben seguir a la hora de hacer estos cálculos con el objetivo de reducir las dosis de radiación recibidas por el personal de operación y asegurar el bienestar del paciente y de los trabajadores Primero y todo para situar en el tema expuesto se ha descrito el contexto, donde se hace un breve resumen del desarrollo que han tenido los rayos X en el ámbito de la medicina. A continuación en el apartado de alcance se han explicado los campos que se van a abarcar en este proyecto. Por último y para acabar la introducción se han escrito lo beneficios del proyecto y su importancia. Para empezar el proyecto se ha presentado la sala de radiografía torácica tomada como ejemplo y se le han hecho los cálculos pertinentes a sus paredes, puertas y ventanas. A continuación se ha expuesto el aspecto económico y de la distribución y para ello se ha realizado un presupuesto y el diagrama de Gantt. Por último se han escrito unas conclusiones generales sobre todo el proyecto.

Diseño de un programa de Surf recreativo enfocado a colectivos con Síndrome de Down de 6 a 10 años

El objetivo de este trabajo es diseñar un programa de surf recreativo enfocado a colectivos con Síndrome de Down de 6 a 10 años. El Síndrome de Down se define como una discapacidad intelectual causada por una alteración en el par de cromosomas 21 (OMS, 2011). Resulta de especial relevancia el tratamiento de dicha discapacidad de manera no farmacológica, destacando la actividad física, en este caso el surf, como elemento inclusivo a nivel físico, psicológico y social. Se analizan distintos programas de Actividad Física en el medio acuático con personas con Síndrome de Down y se presenta el Surf como elemento que provoca grandes beneficios. A continuación se presenta el diseño de un programa que podría llevarse a cabo en un entorno cercano a nuestro territorio con un atractivo elevado ya que se trata de un proyecto innovador y beneficioso para personas con Síndrome de Down y sus familiares.

Programa de actividad física para influir en la calidad de vida de la tercera edad

Hoy en día el aumento de la población de la tercera edad se ha visto incrementado de manera significativa, por lo que una buena calidad de vida en esta etapa es fundamental para este sector. En este trabajo se va a proponer un programa de actividad física para obtener beneficios tanto a nivel físico como a nivel psicológico que desembocará en una mejora de la calidad de vida, mediante sesiones teóricas y practicas compuestas de diferentes actividades y tipos de ejercicios adecuados al grupo de personas con el que nos encontremos.