Estudi teòric pràctic de la solubilitat de noves mescles aquoses de nitrats alcalins per climatització per absorció accionada tèrmicament a alta temperatura

Investigación realizada a partir de una estancia como profesor visitante en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universitat Rovira i Virgili. Las soluciones acuosas de LiNO3 tienen una gran potencialidad para ser utilizadas como fluidos de trabajo en ciclos de absorción a altas temperaturas. La adición de otros nitratos y/o nitritos alcalinos mejora, entre otras propiedades, su solubilidad en H2O, el principal inconveniente de estas soluciones. La información bibliográfica sobre la solubilidad de estas es prácticamente inexistente, por eso, en este trabajo se ha realizado un estudio teórico-práctico de la solubilidad de algunos de estos sistemas.(...)

Desarrollo de nuevos materiales sólidos para la captura de CO2 a alta temperatura

El efecto invernadero provocado por la emisión masiva de CO2 derivado de la combustión de derivados fósiles, entre otros, está provocando serios problemas ambientales que afectan a ecosistemas de todo el planeta. Para reducir las emisiones se emplea la ciencia para diseñar nuevos métodos para capturar CO2 proveniente de la industria, transporte, energía, etc., y así causar el mínimo impacto ambiental posible hasta que dispongamos de la tecnología suficiente para abastecer la demanda energética por fuentes renovables. Entre las distintas tecnologías existentes, el trabajo pretende desarrollar un material sintético basado en calcio para captura Post-Combustión de CO2 en condiciones de presión atmosférica y alta temperatura (750 ºC) para la principal aplicación en centrales termoeléctricas. El material ha sido sintetizado por duplicado aplicando una caracterización de área superficial BET, microestructura con MEB, detección de fases con XRD y finalmente un estudio de la captura de CO2 con microbalanza de suspensión magnética. También es objetivo del trabajo estudiar el comportamiento de captura del material cuando existe la presencia de agua y/o SO2 éste normalmente presente en los gases de salida procedentes de la combustión de combustibles fósiles, tal como carbón, petróleo o gas natural. De nuevo las técnicas mencionadas han sido utilizadas para el estudio del comportamiento de captura. El material, tiene una captura de CO2 superior a otros materiales utilizados con el mismo fin. Se comporta mejor en presencia de agua y se anula la capacidad de captura por la formación de CaSO4, si en el flujo de gases está presente SO2 en una concentración mínima del 0,95%. Finalmente se realiza una breve mención sobre el posible impacto ambiental de la implantación del material así como un pequeño análisis de costes asociados a la utilización del mismo en comparación con otro material utilizado actualmente.

Estudio de cerámicas nanoestructuradas mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de alta resolución

Este proyecto trata sobre la determinación de las relaciones epitaxiales que se dan entre una capa de NGO (Oxido de Neodimio-Galio) y una capa depositada de CGO (Óxido de Cerio dopado con Gadolinio). Con ello buscamos estudiar indirectamente como podemos producir las dislocaciones antes citadas mediante la tensión superficial que se crea al dar lugar un crecimiento heteroepitaxial auto-ensamblado de nanohilos sobre un substrato. Para utilizar en el futuro esta cerámica nanoestructurada como plantillas de superconductores. Abordaremos este objetivo mediante dos vertientes distintas. Por un lado, mediante el estudio de una muestra mediante difracción de rayos X en dos dimensiones (DRX2). Y paralelamente mediante su visualización usando Microscopía Electrónica de Transmisión (MET).

Síntesi de pólvores de superconductors d’alta temperatura : YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 per via de dissolució-polimerització

L’objectiu del projecte és obtenir pólvores dels superconductors d’alta temperatura YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 per la via de dissolució-polimerització. Aquestes pólvores seran obtingudes a partir d’òxids (Itri o Gadolini i Coure) i carbonat de bari amb àcid nítric en una dissolució aquosa de Polietinenglicol (PEG), per tal de convertir aquests òxids en nitrats coordinats amb les cadenes de PEG. Aquest producte intermedi es sotmetrà a una piròlisis per tal d’obtenir òxids i carbonats, però amb una mida més reduïda respecte als productes inicials i un grau de barreja més íntim, permetent que reaccionin entre ells amb més facilitat. Finalment, per tal d’obtenir els superconductors YBa2Cu3O7 i GdBa2Cu3O7 es farà un últim tractament tèrmic a alta temperatura en el qual es produirà la reacció desitjada. Durant tot el procés es duran a terme anàlisis d’aquest per mitjà de tècniques de Termogravimetria (TGA), d’Anàlisi Tèrmica Diferencial (DTA), espectroscòpia Infraroja (IR) i la difracció de raig X (DRX) . També s’analitzaran els diferents productes que es van obtenint (intermedis i finals) amb l’ajuda de l’espectrometria IR i la difracció de pólvores. En base a aquests resultats, es variaran els paràmetres de la reacció (concentracions, temperatures, etc.) i dels tractaments tèrmics (atmosfera, temperatura, temps, etc.) per tal d’optimitzar el producte

Mètodes de visualització i dinàmica de gasos relacionats amb l'escalat de cintes superconductores en planta prepilot

Ara ja fa un segle del descobriment de la superconductivitat. Aquest fenomen quàntic macroscòpic té aplicacions en el camp de la diagnosi mèdica per MRI (Magnetic Resonance Imaging), que permet obtenir imatges internes detallades del cos humà o en aplicacions científiques com el SQUID (Superconducting Quantum Interference Device), amb el que es poden mesurar camps magnètics molt dèbils, amb límits de detecció fins a 10-15 T. Però les aplicacions dels superconductors no es limiten ni molt menys a aquests camps ja que s‟estan fent grans esforços per poder processar cintes superconductores a gran escala per tal de poder aplicar aquest fenomen a cables de conducció elèctrica, motors, generadors, transformadors, etc. Amb això s‟aconseguiria un increment notable de l‟eficiència energètica amb la consegüent disminució de l‟emissió de gasos d‟efecte hivernacle. En aquest projecte, realitzat al grup de Superconductivitat i Nanoestructuració a Gran Escala de l„ICMAB, s‟han fet diversos muntatges experimentals per tal de poder observar i entendre millor el procés de piròlisi d‟una solució precursora de YBCO en forma de capes primes a sobre de diferents substrats. Aquesta etapa és determinant per obtenir en el procés de creixement una capa texturada i d‟ alta densitat de corrent crítica (Jc). Per això s‟ha fet ús d‟un sistema que permet realitzar la piròlisi de forma relativament ràpida mentre s‟enregistra en vídeo l‟evolució de la capa. En totes les mostres pirolitzades s‟ha estudiat la qualitat, textura i morfologia superficial. També s‟ha intentat veure de forma qualitativa el comportament dinàmic dels gasos a dins d‟una cavitat cilíndrica, que és la geometria utilitzada fins ara per créixer cintes superconductores. Finalment s‟han dissenyat diferents tipus de bufadors per tal d‟introduir els gasos de forma transversal i no longitudinal dins del forn tubular durant el tractament tèrmic, fet que dóna lloc a un increment de la superfície superconductora homogènia. El projecte es distribueix en diferents parts. Inicialment es fa una introducció als superconductors d‟alta temperatura així com els mètodes de fabricació actuals de les cintes superconductores. Seguidament s‟expliquen els objectius que pretenem assolir. En un apartat posterior descrivim les tècniques experimentals utilitzades. Seguidament detallem tots els resultats obtinguts junt amb les seves caracteritzacions. Finalment estudiem el impacte ambiental que ha tingut la realització d‟aquest projecte. Detallem el cost del mateix en un pressupost. En tres annexes ampliem alguns subapartats que per manca d‟espai en el text principal no hem pogut desenvolupar.

Anàlisi tèrmica de l’obtenció d’òxids de bari a partir de precursors moleculars

Aquest projecte, que col•labora amb el Grup de Recerca en Materials i termodinàmica,tractarà de com obtenir òxids de bari purs per incloure en la matriu del superconductorYBCO a partir de diversos precursors moleculars tals com l’acetat de bari, el propionatde bari i l’etil hexaonat de bari. La dificultat rau en la descomposició tèrmica d’aquestsprecursors a òxid, ja que solen descompondre’s a carbonat. L’estudi consistirà encercar les condicions que evitin la formació de carbonat i per tant afavoreixin l’obtencióde l’òxid.L’estudi es realitza fent ús de les tècniques d’anàlisi tèrmica tals com latermogravimetria i l’anàlisi tèrmica diferencial. A posteriori, també hem utilitzat ladifracció de Raigs-X que ens permetrà analitzar el residu sòlid resultat de ladescomposició i per tant saber quin compost tenim, si òxid o carbonat. Tot i això, caltenir en compte que aquesta tècnica s’ha d’aplicar en finalitzar l’anàlisi tèrmica ja quesinó l’òxid que es forma reacciona amb el CO2 de l’atmosfera amb molta facilitat ialeshores s’observa només carbonat en el resultat

Síntesi i propietats de vidres metàl•lics massissos i materials nanocomposites basats en Fe per aplicacions com a materials magnètics tous

Estudi realitzat a partir d’una estada a l’ Institut für Komplexe Materialien, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, entre 2010 i 2011. S'ha explorat l'efecte de les condicions i influència dels elements d'aleació en la capacitat de formació de vidre, l'estructura i les propietats tèrmiques i magnètiques de vidres metàl•lics massissos i materials nanocristal•lins en base Fe. La producció d'aquests materials en forma de cintes de unes 20 micres de gruix ha estat àmpliament estudiada i s'ha vist que presenten unes propietats excel•lents com a materials magnètics tous. El propòsit general d'aquest projecte era l'obtenció de composicions òptimes amb alta capacitat de formar vidre i amb excel•lents propietats magnètiques com a materials magnètics tous combinat amb bones propietats mecàniques. El projecte prenia com a punt de partida l'aliatge [FeCoBSi]96Nb4 ja que és el que presenta millor capacitat de formar vidre i presenta una alta imantació de saturació i baix camp coercitiu. S'ha fet un estudi dels factors fonamentals que intervenen en la formació de l'estat vitri. La composició abans esmentada ha estat variada amb l'addició d'altres elements per estudiar com afecten aquests nous elements a les propietats, la formació de vidre i l'estructura dels aliatges resultants amb l'objectiu de millorar-ne les propietats magnètiques i la capacitat de formació de vidre. Entre altres s'ha usat el Zr, Mo, Y i el Gd per millorar la formació de vidre; i el Co i el Ni per millorar les propietats magnètiques a alta temperatura. S'han estudiat les relacions entre la capacitat de formació de vidre i la seva estabilitat tèrmica, la resistència a la cristal•lització i la estructura de l'aliatge resultant després del procés de solidificació. Per aquest estudi s'han determinat els mecanismes que controlen la transformació i la seva cinètica així com les fases que es formen durant el tractament tèrmic permetent la formulació de models predictius.

Caracterización arqueométrica de la cerámica común producida en la villa romana de Sa Mesquida (Mallorca)

En la villa romana de 5a Mesquida, situada en el oeste de Mallorca, se han localizado hasta la fecha un horno y dos escombreras que indican la producción de cerámica común en el yacimiento. El presente artículo expone los resultados de la caracterización arqueométrica por fluorescencia de rayos x, difracción de rayos X y microscopía óptica mediante lámina delgada. El estudio permite determinar el grupo de referencia de la producción del taller para su posterior utilización en trabajos de difusión y comercio cerámico. A su vez, constituye el primer grupo de referencia sobre cerámica romana producida en la isla. 5e constata también la existencia de algunas contaminaciones y alteraciones que presenta la cerámica calcárea cocida a alta temperatura.

Influencia del contenido de oxigeno sobre la ductilidad del hierro de granos ultra finos obtenido por compactación en caliente

Sabiendo que las propiedades mecánicas de un metal están gobernadas por sumicroestructura y más precisamente por su tamaño de grano, la industria busca desarrollarmateriales con un tamaño de grano nanométrico que tengan comportamientos mecánicosinteresantes: alto limite elástico y ductilidad aceptable.Este proyecto trata de la influencia del oxigeno sobre un material nanoestructurado obtenidopor compactación en caliente de polvo molido de hierro. Con este objetivo, se ha realizadodos polvo de hierro conteniendo cada uno una concentración en oxigeno diferente (0.238 y0.634% másico). Se los han compactado a diferentes temperaturas (575, 600, 625y 650°C).Se ha realizado diferentes pruebas sobre los consolidados: medición de la densidad,dureza, determinación del tamaño de grano, resistencia mecánica y ductilidad medianteensayo de tracción.Las piezas consolidadas con un porcentaje bajo de carbono muestran una buena resistenciacon porcentajes de alargamiento bajos pero suficientes. Para las piezas con altoscontenidos de oxígeno, se ha demostrado que el oxigeno fragiliza el material formandoóxidos que ralentizan el crecimiento de grano a alta temperatura y que dificultan suconsolidación. De esta manera, estas piezas tienen una resistencia teórica mucho mayorpero rompen por rotura frágil.

Influencia del contenido de oxigeno sobre la ductilidad del hierro de granos ultra finos obtenido por compactación en caliente

Sabiendo que las propiedades mecánicas de un metal están gobernadas por sumicroestructura y más precisamente por su tamaño de grano, la industria busca desarrollarmateriales con un tamaño de grano nanométrico que tengan comportamientos mecánicosinteresantes: alto limite elástico y ductilidad aceptable.Este proyecto trata de la influencia del oxigeno sobre un material nanoestructurado obtenidopor compactación en caliente de polvo molido de hierro. Con este objetivo, se ha realizadodos polvo de hierro conteniendo cada uno una concentración en oxigeno diferente (0.238 y0.634% másico). Se los han compactado a diferentes temperaturas (575, 600, 625y 650°C).Se ha realizado diferentes pruebas sobre los consolidados: medición de la densidad,dureza, determinación del tamaño de grano, resistencia mecánica y ductilidad medianteensayo de tracción.Las piezas consolidadas con un porcentaje bajo de carbono muestran una buena resistenciacon porcentajes de alargamiento bajos pero suficientes. Para las piezas con altoscontenidos de oxígeno, se ha demostrado que el oxigeno fragiliza el material formandoóxidos que ralentizan el crecimiento de grano a alta temperatura y que dificultan suconsolidación. De esta manera, estas piezas tienen una resistencia teórica mucho mayorpero rompen por rotura frágil.

El taller ceràmic d'època romana del carrer Princesa de Barcelona. Estudi arqueològic de les restes i estudi arqueomètric del material ceràmic

Les excavacions arqueològiques recents realitzades al carrer Princesa 21 de Barcelona han tret a la llum noves evidències de la producció de ceràmica romana a l"àrea perifèrica de Barcino. Aquest taller ceràmic presenta dues fases cronològiques, des del començament del segle I dC fins al II dC, i va produir àmfores Pascual 1 i Dressel 2-4, ceràmica comuna, tegulae i pondii. L"origen d"aquest taller està relacionat amb la fundació de la colònia romana de Barcino i la imposició de les estructures econòmiques i socials romanes. Fins avui, s"han caracteritzat 42 fragments d"àmfores Pascual 1, 2 pondii i 4 mostres d"argila mitjançant la tècnica de Fluorescència de Raigs X (FRX) en l"estudi de procedència, i les composicions mineralògiques s"han determinat mitjançant anàlisis per Difracció de Raigs X (DRX) per entendre"n les característiques tecnològiques. Aquestes anàlisis demostren una producció amfòrica homogènia i estandarditzada, realitzada amb una pasta calcària normalment cuita a alta temperatura.

Obtención de Si3N4 mediante SHS

En el presente trabajo se presentan los resultados obtenidos en el estudio de las reacciones de Síntesis Autopropagada a Alta Temperatura (Self-propagating High-temperature Synthesis, SHS) de Nitruro de Silicio. La síntesis autopropagada a alta temperatura consiste básicamente en la generación de reacciones altamente exotérmicas capaces de automantenerse. Se puede considerar como principal ventaja del método el ahorro energético que supone. La síntesis se realiza sobre una mezcla inicial de silicio metálico sobre la cual se realizan adiciones de diluyente y otros aditivos (sales amónicas) que afectan al desarrollo de la reacción. Se ha estudiado la influencia que en este sistema pueden tener las proporciones de las distintas incorporaciones en la mezcla, tanto en el material resultante como en las condiciones de reacción. Igualmente se ha estudiado la posibilidad de utilización de nuevos aditivos que puedan minimizar el impacto medio ambiental. Se presentan los estudios microestructurales del material obtenido, la identificación cristalográfica de las fases presentes así como los comportamientos de los parámetros que definen la propia reacción. Con la información obtenida se propone el mecanismo predominante de la síntesis del Nitruro de Silicio mediante SHS.

Catalytic gates for gas sensors based on SiC technology

En este trabajo se presenta un estudio químico y estructural de las capas metálicas de Pt y TaSix utilizadas como puerta catalítica en sensores de gas de alta temperatura basados en dispositivos MOS de SiC. Para ello se han depositado capas de diferentes espesores sobre substratos de Si. Los resultados muestran que con la reducción del espesor de Pt y con un recocido se consigue aumentar la rugosidad de las capas de puerta, lo que debería aumentar la sensibilidad y la velocidad de respuesta de los dispositivos que las incorporasen. Otro efecto del recocido es la transformación química del material de la puerta que, para capas delgadas de Pt con TaSix, produce la transformación total Pt en Pt2Ta, lo que podría afectar a las características catalíticas de la puerta. Los primeros resultados eléctricos indican que, a pesar de que las capas de Pt empleadas son gruesas y compactas, los diodos MOS túnel de SiC son sensibles a los gases CO y NO2, aunque presentan una velocidad de respuesta bastante lenta.

Síntesi de pólvores del superconductor GdBa2Cu3O7 a partir de dissolucions precursores de nitrats

Estudi de l’obtenció de les les pólvores del compost superconductor GdBa2Cu3O7 mitjançant la utilització de diferents mètodes partint de solucions aquoses de nitrat estabilitzades amb PEG, com son apartir del reactor Kjeldhal o a partir d’un assecatge ràpid damunt una placa calefactora.En el procés d’obtenció d’aquestes pólvores es vol fer una caracterització dels productesinicials, intermedis i finals que s’aniran obtenint durant les diferents etapes. Aquest estudi esfarà mitjançant varis tipus d’anàlisi, com la difracció de raig X (XRD), l’espectroscòpiainfraroja (IR) o la termogravimetria (TG).Finalment, també es comprovarà si els nitrats i el PEG que formen la solució aquosa espoden assecar en forma de capa, i si posteriorment, és possible la seva descomposició percombustió

Fotoluminiscencia visible debida a capas de SiO2. implantadas con silicio y carbono

Se ha n realizado implantaciones de silicio y de carbono + silicio en matrices aislantes de SÍO2 térmico, las cuales, después de un recocido a alta temperatura precipitan en forma de nanocristales de tamaños comprendidos entre 30 y 60 Á. Estas estructuras presentan una intensa fotoluminiscencia en el rojo profundo (1.4-1.6 eV) y el verde (2.0-2.2 eV). La energía e intensidad de las bandas depende fuertemente de la temperatura y duración del recocido. Diferentes comportamientos se han encontrado para las bandas roja y verde, incluyendo la cinética de desexcitación y el origen estructural. Los experimentos de absorción infrarroja, Raman y microscopía electrónica demuestran que los nanocristales son los responsables de la banda roja mientras que agregados amorfos de carbono son los responsables de la verde.