Una aplicació de l'hidrogen: l'habitatge autosuficient

En el projecte s'ha estudiat la viabilitat tecnològica i econòmica de l'hidrogen com a font d'energia intermèdia a nivell domèstic. S’ha fet un estudi sobre els sistemes d'obtenció d’hidrogen que hi ha actualment per determinar quin dels quals és més viable en un habitatge. També s’han estudiat els sistemes d'emmagatzematge de l'hidrogen, i els sistemes d'aprofitament per obtenir energia elèctrica i tèrmica a partir de l'hidrogen. Posteriorment a aquests estudis, s’ha dissenyat una instal·lació per un habitatge amb un consum energètic mitjà situat a la ciutat de Vic (Barcelona). Aquest tipus d’instal·lació està destinada a vivendes aïllades, no obstant pot ser aplicada en qualsevol habitatge. Aquesta instal·lació és energèticament autosuficient, utilitza l’energia solar fotovoltaica com a font primària d’energia i la funció de l’hidrogen és de vector energètic. O sigui que l’hidrogen és utilitzat per emmagatzemar l’excedent d’energia elèctrica que es produeix a la instal·lació. Per exemple, durant l’estiu hi ha excedent d’energia fotovoltaica, aquesta energia elèctrica es pot transformar en hidrogen i utilitzar-se durant la resta de l’any quan les condicions climàtiques no són tan favorables. De la instal·lació dissenyada s’ha calculat el rendiment global (14,6%), així com les característiques dels diferents elements per tal d’assegurar el bon funcionament de la instal·lació. A més de l’anterior instal·lació, també s’han estudiat vàries instal·lacions alternatives per tal de comparar-les. Les instal·lacions alternatives han estat: instal·lació d’hidrogen únicament pel consum elèctric, instal·lació d’hidrogen amb caldera de gas per calefacció i ACS, instal·lació amb bateries per emmagatzemar l’energia, instal·lació amb connexió a la xarxa elèctrica de distribució (venda de l’energia). Des del punt de vista econòmic, la instal·lació amb hidrogen té un cost molt elevat però es deu al fet que la tecnologia és molt nova i per tant cara. Quan aquesta tecnologia ja sigui madura, el cost de les piles de combustible serà molt més baix. Aquest projecte ha servit per demostrar que la tecnologia de l’hidrogen ja forma part del present, i que actualment una instal·lació d’aquest tipus ja és tecnològicament viable; no obstant, cal seguir investigant per tal de millorar l’eficiència del procés i altres problemes tècnics com l’emmagatzematge de l’hidrogen

El Green Deal Europeu; un camí de transició cap a una economia verda?

Treballs Finals del Grau d'Economia, Facultat d'Economia i Empresa, Universitat de Barcelona, Curs: 2019-2020 , Tutor: Sebastià Riutort Isern[cat] Aquest treball d’investigació pretén analitzar i sintetitzar el concepte d’economia verda i entendre quines són les diferents posicions de les escoles econòmiques sobre els aspectes que la composen. S’establiran, doncs, uns àmbits d’aplicació de l’economia verda que seran analitzats breument des de la perspectiva de cascuna de les teories econòmiques. Seguidament, s’estudia i s’explica el nou Pacte Verd Europeu que ha sorgit del nou projecte de la Comissió Europea actual. Finalment, es realitza un anàlisi comparatiu de cadascun dels punts del Green deal amb el marc teòric establert anteriorment per tal de veure si el pacte és una transició a una economia verda i analitzar quina és la base teòrica que el fonamenta.[eng] The purpose of this research work is to analyze and synthesize the concept of green economy and to understand the different positions of the economic schools on the aspects that make it up. Therefore, areas of application of the green economy will be established and will be briefly analyzed from the perspective of each one of the economic theories. The new European Green Deal, which has emerged from the new project of the current European Commission, is then studied and explained. Finally, a comparative analysis between each one of the points of the Green Deal and the theoretical framework established above is carried out to observe whether or not the pact is a transition to a green economy and to analyze what is the theoretical basis on which it is based

Utilització de l’hidrogen com a vector energètic en vivendes rurals

En aquest projecte s'ha realitzat un estudi sobre la possibilitat d’utilitzar l’hidrogen com a vector energètic per a l’electrificació de dues vivendes rurals situades a Catalunya amb condicions climàtiques diferents. Per tal de produir hidrogen s’ha optat per la utilització d’energia eòlica i solar fotovoltaica, tot combinant les dues tecnologies amb la intenció d’obtenir la millor solució energètica. L’energia sobrant no consumida per les vivendes es converteix en hidrogen, per tal de ser emmagatzemada i produir energia elèctrica a través d'una pila de combustible en aquelles situacions en que la demanda d’electricitat sigui superior a la que pot oferir el sistema. A causa de les diferents condicions de les dues vivendes, una situada a Tarragona i l’altre al Berguedà, és possible analitzar com la variació de la superfície solar fotovoltaica o del diàmetre dels àleps de l’aerogenerador pot permetre la optimització dels resultats. Finalment, l’estudi mostra la reducció d’emissions de diòxid de carboni que comportaria una instal·lació d'aquestes característiques en el seu impacte mediambiental

Synthèse et caractérisation de polymères de coordination de métaux du groupe f (conversion en matériaux inorganiques)

Les polymères de coordination (PC) présentent un intérêt tant fondamental qu'appliqué de par leur structure et composition modulables ouvrant de nouvelles perspectives au niveau des propriétés chimiques (catalyse, conversion matériaux mous-durs ) et physiques (magnétisme, optique ). L'objectif principal de ces études consiste à vérifier le transfert de la structure, méso-structure et composition du PC vers la céramique obtenue par traitement thermique. Dans ce contexte, ce manuscrit décrit des études sur la conversion de polymères de coordination obtenus à partir d'un auto-assemblage entre des métaux 4f, 5f et de la 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone (DHBQ). Dans un premier temps, des méthodes de synthèses, aqueuse et anhydre en atmosphère contrôlée, ont été mises au point. Ainsi, plusieurs types de PC ont été obtenus (4f, 4f-4f, 4f-5f), les composés mixtes formant des solutions solides. Après caractérisation de ces composés, leur comportement sous traitement thermique a été étudié. Les principaux résultats montrent que les précurseurs à base de DHBQ obtenus par voie aqueuse possèdent une méso-structure micrométrique, formée par l'assemblage de sous-unités monocristallines possédant la même structure cristallographique quelle que soit la morphologie observée. L'étude de l'assemblage de cette méso-structure a permis de contrôler la morphologie du grain élémentaire (cylindre, cube, disque ) avec une très bonne distribution en taille. La mise en œuvre de systèmes anhydres en atmosphère contrôlée a permis d'accéder à une plus large gamme de paramètres micro-structuraux (surface spécifique, porosité ). Pour l'ensemble des composés de type PC, la conversion thermique en céramique n'a pratiquement pas altéré la morphologie des matériaux. Les aspects microstructuraux ont pu être contrôlés via la méthode de synthèse.Coordination polymers (CP) are of great academic and industrial interest due to flexible structure and composition and offer prospects for original chemical (catalysis, soft-hard materials conversion ) and physical properties (magnetism, optics ). The major interest of these studies is to check the transfer of the structure, meso-structure and composition from the CP to the ceramic via a thermal treatment. In this context, this thesis describes studies on conversion of coordination polymers obtained by self-assembly of 4f and 5f metal ions with 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone (DHBQ). Aqueous and anhydrous synthetic ways were developed, which yielded different kinds of CPs (4f, 4f-4f, 4f-5f) ; solid solutions were obtained with the mixed compounds. The products were characterized and their behaviour under thermal treatment was studied. The main results show that the DHBQ-based precursors obtained by aqueous way have a micrometric meso-structure, formed by the assembly of micro-crystalline subunits which all posses the same crystallographic structure. The study of the assembly of the meso-structure allowed controlling the morphology of the elementary grain (cylinder, cube, disk ...) with very good size distribution. The implementation of anhydrous systems in a controlled atmosphere allowed yielded a wider range of micro-structural parameters (surface area, porosity ...). For all CP-type compounds, the thermal conversion to ceramic has barely altered the morphology of the materials. The microstructural aspects could be controlled via the method of synthesis.MONTPELLIER-Ecole Nat.Chimie (341722204) / SudocSudocFranceF

Etude de l'impact des caractérisations et des modes opératoires sur le vieillissement d'une pile à combustible à membrane échangeuse de protons haute température (PEM-HT)

La contribution du transport aérien au réchauffement climatique est revue à la hausse par la prise en compte d’émissions complémentaires à celles directes du CO2. Aussi, les principaux avionneurs prévoient une croissance importante du trafic aérien qui nécessiterait le doublement de la flotte actuelle d’avions pour 2035. Parallèlement, l’ensemble du secteur s'est engagé à réduire ses émissions. C’est dans ce contexte que s’inscrit le projet PIPAA (PIle à combustible Pour Applications Aéronautiques), projet porté par SAFRAN Power Units comportant quatre thèses qui étudient le potentiel de la pile à combustible à membrane échangeuse de protons haute température (HT-PEMFC) pour le secteur aéronautique. L’objectif final de cet ensemble d’études est de permettre une meilleure compréhension des phénomènes qui caractérisent la HT-PEMFC afin de l’intégrer dans un système autonome de génération électrique embarqué pour avions d’affaires. Les travaux effectués lors de cette thèse concernent des mono-cellules HT-PEMFC et s’inscrivent dans la continuité directe de ceux de la thèse de Sylvain Rigal portant sur la modélisation et le vieillissement de la HT-PEMFC. L’objectif principal de ces travaux est de quantifier la dégradation que pourraient apporter les phases de caractérisation de la pile, en particulier la courbe de polarisation, pendant des campagnes de vieillissement. Il s’agit d’identifier les phénomènes dégradants provoqués lors de ce type de caractérisation et de proposer une méthodologie non dégradante de réalisation des courbes de polarisation en HT-PEMFC. Dans ce sens, une campagne expérimentale de cyclage de profils de courant permettant de réaliser des courbes de polarisation a été effectuée. Elle a permis de comprendre les potentielles dégradations susceptibles de se produire lors de ces caractérisations. Afin de permettre une comparaison fiable des résultats, une étude sur la sensibilité de la tension à la pression atmosphérique a été menée et son impact sur les analyses a été démontré. Deux propositions de méthodologies de recalage de la tension aux conditions opératoires ont alors été analysées et appliquées. D’autres travaux complémentaires de modélisation ont aussi été poursuivis. En complément de la démarche précédente et suite à une fiabilisation du matériel d’essai et à la mise en place de nouveaux modes opératoires lors de ces travaux de thèse, des perspectives sur le vieillissement calendaire et sur l’interprétation des spectroscopies d’impédance électrochimique ont été proposées

Pla de millora energètica de Barcelona

El Pla de Millora Energètica de Barcelona va ser aprovat per la Comissió de Govern de l'Ajuntament de Barcelona el 30-01-2002 i va rebre el suport de tots els grups polítics municipals en el Consell Plenari de 28-06-2002

Etude de la stabilité et de la réactivité des catalyseurs de Pt et de Pt3Ni dans les piles combustible PEM : une approche modèle multi-échelles basée sur des calculs ab initio

Les piles à combustible à membrane électrolyte polymère (PEMFC) sont considérées depuis de nombreuses années comme une solution intéressante pour remplacer les moteurs thermiques. Cependant le coˆut élevé du catalyseur et sa faible stabilité limitent la viabilité économique des piles. Le platine pur déposé sur carbone est le catalyseur couramment plus utilisé à la cathode, cependant les nanoparticules d’alliages de type Pt-M (M = Co, Ni ou Fe) sont reconnues depuis peu comme une alternative remarquable en raison d’une meilleure activité et d’une plus grande stabilité au cours de la réaction de réduction de l’oxygène (ORR). Jusqu’à présent, les raisons fondamentales de cette amélioration significative n’ont pas été élucidées d’un point de vue cinétique et théorique. Par ailleurs, la simulation de la performance d’une pile PEM basée sur la loi empirique de Butler-Volmer ne permet pas de prédire de manière correcte ses propriétés cinétiques.Dans cette thèse, nous présentons une méthodologie théorique multi-échelles permettant de simuler le comportement transitoire d’une pile PEM par un modèle cinétique élémentaire. A l’échelle atomique, la théorie de la fonctionnelle de ladensité (DFT) a été utilisée pour modéliser et comprendre la formation de l’eau et du peroxyde d’hydrogène sur trois surfaces différentes de Pt3Ni(111) en comparaison avec la surface de référence Pt(111). Les calculs DFT ont montré que le taux de recouvrement des espèces hydroxyles en surface du catalyseur Pt(111) peut modifier le mécanisme réactionnel et que la plus grande activité catalytique des surfaces d’alliages Pt3Ni(111) est expliquée par la composition chimique en de surface, l’arrangement structural et le rˆole du second métal Ni sur les propri étés électroniques. Les énergies d’activation et les constantes de vitesse des étapes élémentaires du mécanisme réactionnel ont été déterminées et ont ensuite étéutilisées dans un modèle champ moyen décrivant le comportement du champ électrique et la distribution de charge à l’échelle nanométrique. Ces données ont été couplées avec des modèles décrivant la charge au niveau microscopique et les phénomènes de transport des réactifs jusqu’à la cathode. L’influence du choix du mécanisme élémentaire de l’ORR sur les prédictions des courbes de polarisation courant-tension a été déterminée et une comparaison avec les données expérimentales a été proposée pour valider le modèle.Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is a possible solution for replacing the actual combustion engines. However the cost of the catalyst and its actual low stability are restricting their economical viability. Pt/C is the state-of-the-art cathode catalyst but Pt-M (M = Co, Ni or Fe) alloyed nanoparticles have been proposed as cheap, more stable and powerful, regarding the ORR activity, alternative material. Up to now the fundamental reasons of such improvement have not been elucidated from a kinetic point of view. In the other hand the standard simulation approaches of the PEMFC performance based on Butler-Volmer equations thus not describe correctly the kinetics of such systems. In this thesis we present a multiscale theoretical methodology to scale up ab initio calculated data into elementary kinetic model to simulate PEMFC transient behavior. Density Functional Theory calculations are carried out to understand the catalytic properties of three different Pt3Ni(111) alloy surfaces in comparison with Pt(111). As a result we show that the coverage of OH species may reverse the dominant ORR mechanism on pure Pt catalyst and that the reasons for higher ORR catalytic activity of the Pt3Ni alloys are related to the nature of the second metal, to its surface ability to be less oxidize and to an optimal structural arrangements. Using these properties we have built an elementary kinetic model and calculate the associated constant rate parameters. Then these parameters are implemented into a mean field interfacial model describing the behavior of the electric field and charge distribution at the nanoscale, which is in turn coupled with microscale and mesoscale level models describing the charge and reactants transport phenomena across the cathode. The impact of different ORR mechanisms on the calculated i-V curves is investigated, in comparison with experimental data