Optimización de métodos de procesamiento de materiales para mejorar su rendimiento en aplicaciones en energía

Optimization of material processing methods to improve their performance in energy applications

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Director: Mogni, Liliana Unidad académica: Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro Proyecto de: SIIP UNCuyo06/C583 Duración del proyecto: 2019-2021 Integrantes del equipo: Serquis, Adriana Investigador/a Troiani, Horacio Esteban Co-director/a Tagarelli Gaete, Víctor Ernesto Becario/a Melone, Mauro Tesista de posgrado Toscani, Lucía María Investigador/a en formación Saraceni, Hernán Tesista de posgrado Baque, Laura Investigador/a Basbus, Juan Felipe Investigador/a Montenegro Hernández, Alejandra Investigador/a Santaya, Mariano Tesista de posgrado Cuello Larregle, Sofía Daniela Tesista de posgrado Ascolani Yael, Julián Tesista de posgrado Napolitano, Federico Ricardo Investigador/a Arce, Mauricio Damián Investigador/a

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Resumen:

La creciente demanda energética mundial, sumada a la necesidad de implementar tecnologías más amigables para el medio ambiente, impulsa la investigación y el desarrollo de nuevos paradigmas desde el punto de vista de la ciencia e ingeniería de materiales. Esto se da en dos campos: las tecnologías ya establecidas y las nuevas tecnologías para el uso eficiente, conversión, almacenamiento y distribución de energía. Sin embargo, muchas de estas nuevas tecnologías, así como otras bien establecidas, ven limitada su aplicación por falta de competitividad, ya sea por elevados costos o fallas de fabricación o por problemas de degradación, que no permiten alcanzar el rendimiento teórico. Este proyecto se centrará en la optimización de métodos de procesamiento de materiales con características específicas según la tecnología a la que se encuentran vinculados. Cada uno de los temas abordados esta a su vez relacionado con tesis de doctorado que se encuentran en curso o iniciarán en 2019 en el Departamento Caracterización de Materiales-Instituto Balseiro (Centro Atómico Bariloche) y se enfocarán puntualmente en:1-Alternativas de procesamiento del Zircaloy que conforma las vainas de combustibles de reactores nuclearse PWR con el objetivo de mitigar efectos de corrosión y extender el tiempo de operación: Análisis del proceso de corrosión en Zircaloy-4 y evaluación de propuestas alternativas a partir de otras aleaciones con mayor resistencia a la corrosión o la formación controlada de recubrimientos protectores de ZrO2 resistentes a la corrosión.2-Procesamientos alternativos de materiales cerámicos para pilas de combustible y electrolízadores de óxido solido (SOFC-SOEC), para disminuir costos de operación y mantenimiento (menor T operación) y costos de fabricación (procesamiento más simple). Estrategias independientes para minimizar perdidas óhmicas al disminuir la temperatura de operación tales como formación de electrolitos delgados por métodos sol-gel o decoración superficial de electrodos porosos basados en óxidos tipo perovskitas con nanoparticulas para mejorar rendimiento a menor temperatura.Estrategia de desarrollo y optimización métodos co-tape/co-sinterizado para la fabricación de ensamblados multicomponentes (ánodo/electrolito/cátodo/interconector/sello).3-Optimizacion del método de fabricación 'powder in-tube' para la fabricación de cables superconductores de MgB2 para aplicaciones en generación y distribución de energía eólica y nuclear.

Resumen en otro/s idioma/s:

The growing global demand for energy, coupled with the need to implement environmentally friendly technologies, drives the research and development of new paradigms from the point of view of materials science and engineering. This work runs along in two directions: established technologies and new technologies for the efficient use, conversion, storage and distribution of energy. However, many of these new technologies, as well as other well-established ones, are limited in their application due to lack of competitiveness. This is due to high manufacturing costs and failures and also material degradation that do not allow to reach the maximum theoretical efficiency. This project will focus on the optimization of materials processing methods with very specific characteristics according to the technology to which they are linked. Each of the topics addressed is in turn related to PhD theses that are ongoing or will begin in 2019 in the Department Characterization of Materials-Balseiro Institute (Centro Atómico Bariloche). The main lines will be:1-Study of alternatives of processing for Zircalloy. This material constitutes the main alloy for fuel claddings used in PWR nuclear reactors. The main focus will be to reduce corrosion effects extending in consequence the life operation time. The corrosion process will be studied in detail and new improvements will be proposed.2- Development of new ceramic materials for fuel cells and electrolyzers (SOFC-SOEC). The main objective is to reduce fabrication and operation costs and maintenance associated difficulties. Strategies to reduce ohmic loses and the operation temperature will be studied. Electrodes surface decoration will be explored for perovskite based oxides. Multicomponent devices will be fabricated by different methods: co-taping and co-sintering.3-Optimization of the Powder in Tube fabrication method, for its application in superconducting MgB2 conductors for eolic and nuclear energy generation and distribution.

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Disciplinas:
Ingeniería - Física

Descriptores:
CIENCIA DE LOS MATERIALES - CONSERVACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE - BIOTECNOLOGÍA

Palabras clave:
Zircaloy - MgB2 - óxidos cerámicos - Zircalloy - MgB2 - Ceramic oxides