Evaluación del comportamiento termoquímico de membranas de intercambio iónico bajo unas condiciones reales de oxicombustión

El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado es estudiar las propiedades termoquímicas de las membranas de intercambio iónico (ITM) bajo unas condiciones reales de oxicombustión en modo four-end, recopilando con esto datos que aporten información sobre materiales óptimos para su correcta integración en instalaciones de generación eléctrica capaces de capturar el CO2 generado. Es conocido que las membranas de intercambio iónico presentan unas características idóneas para su incorporación en procesos de oxicombustión con sistemas de captura y almacenamiento de dióxido de carbono. Previamente al desarrollo de ensayos experimentales, se ha realizado un estudio y selección de materiales aptos para su uso como membranas para producción de oxígeno. Dentro de la amplia gama de materiales, se ha seleccionado dos materiales de tipo fluorita (CGO e YSZ), dos de tipo perovskita (LSFC y BSFC) y uno de doble fase (70CGO/30LSFC) por sus buenos resultados en cuanto a conducción mixta de iones y electrones y su estabilidad fisicoquímica. Aparte de los materiales, fue necesario recopilar infomación acerca de las condiciones de operación que ayudasen a probar las principales características de los materiales empleados. Para conseguir los resultados necesarios de este trabajo, se han llevado a cabo una serie de experimentos, considerando cinco materiales ITM distintos con cinco atmosferas de gases distintas, combinando unas mismas condiciones de operación y distintas membranas ITM o una misma membrana ITM y distintas atmósferas de trabajo. Una vez tratadas las muestras se pasa a la fase analítica para comprobar su estabilidad fisicoquímica. Para ello las técnicas de caracterización llevadas a cabo son un análisis gravimétrico, un microscopio de barrido electrónico (SEM-EDX) y la espectroscopía de infrarrojos (IR). Este conjuto de pruebas arroja la información estructural, composicional y morfológica necesaria para su evaluación termoquímica. La realización de estas técnicas ha sido en l
The objective of this Final Degree Project is to study the ion exchange membranes (ITM) thermochemical properties under oxy-fuel combustion real conditions of in four-end mode, thus compiling data that provide information on optimal materials for their correct integration in electricity generation facilities capable of capturing the CO2 generated. It is known that ion exchange membranes have ideal characteristics for their incorporation in oxycombustion processes with carbon dioxide capture and storage systems. Prior to the development of experimental tests, a study and selection of materials suitable for use as membranes for oxygen production has been carried out. Within the wide range of materials, two fluorite-type materials (CGO and YSZ), two perovskite-type (LSFC and BSFC) and one double-phase (70CGO/30LSFC) have been selected for their good results in terms mixed conduction of ions and electrons and their physicochemical stability. Apart from the materials, it was necessary to collect information about the operating conditions to help test the materials used main characteristics. To achieve the necessary results of this work, a series of experiments have been carried out, considering five different ITM materials with five different gas atmospheres, combining the same operating conditions and different ITM membranes or the same ITM membrane and different atmospheres of job. Once the samples have been treated, they go to the analytical phase to check their physicochemical stability. For this, the characterization techniques carried out are a gravimetric analysis, a SEM-EDX (Scanning Electron Microscope) and an IR (Infrared Spectroscopy). This set of tests provides the structural, compositional and morphological information necessary for its thermochemical evaluation. These techniques have been carried out at the University of Seville and the University of Surrey. Once the results have been collected, a detailed analysis and interpretation of the same is carried