Grupo de Ingeniería Química y Ambiental

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  • Producción de hidrógeno renovable por disociación de agua mediante ciclos termoquímicos solares ed baja temperatura
    Entidad Financiadora : Ministerio de Ciencia e Innovación / Unión Europea "NextGenerationEU"/PRTR ()
    Periodo de Ejecución : 2022 - 2024
    URL : https://giqah2solar.webnode.es/
    Investigador Principal : Botas Echevarría, Juan Ángel y Molina Gil, Raúl
    Equipo Investigador : - Botas Echevarría, Juan Ángel - Linares Serrano, María - Molina Gil, Raúl - Orfila del Hoyo, María - Pérez Domínguez, Alejandro - Reyes Belmonte, Miguel Ángel 
      Mostrar resumen: El hidrógeno renovable es una solución clave para la descarbonización de la economía y la eliminación de la dependencia de los combustibles fósiles, siendo además un factor esencial en el instrumento de recuperación del plan Next Generation EU. En España, el fomento de la producción de hidrógeno renovable se recoge expresamente en el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC, 2021-2030), en la Ley de Cambio Climático y Transición Energética (2020) para el fomento de los gases renovables para la reducción de emisiones en el sector del transporte, y en la Estrategia de Descarbonización a Largo Plazo 2050. Existen diferentes vías para la obtención de hidrógeno, pero desgraciadamente, la mayor parte del hidrógeno consumido en España (cerca de 500.000 ton/año) se produce principalmente por reformado de vapor de gas natural con generación neta de CO2, siendo necesario un cambio hacia tecnologías que no emitan CO2, sin dependencia de los combustibles fósiles y que permitan obtener hidrógeno limpio. Entre estas alternativas, la descomposición de agua mediante ciclos termoquímicos empleando energía solar térmica de concentración se basa en la reducción térmica de un óxido metálico, liberando O2, seguido de una segunda etapa d re-oxidación con vapor de agua, produciendo hidrógeno. Los ciclos termoquímicos más estudiados hasta la fecha están basados en óxidos metálicos que necesitan temperaturas superiores a los 1000-1200 °C para reducirse, planteando importantes dificultades a la hora de desarrollar tecnologías a escala industrial para la producción de hidrógeno. En este sentido, este proyecto propone el desarrollo de materiales activos en estos ciclos termoquímicos, pero capaces de reducirse a temperaturas inferiores a los 1000 °C. Esto supone, no solo un incremento en la eficiencia del proceso, si no enormes ventajas a la hora de plantear la implementación de estos procesos a escala industrial, dado que estas temperaturas de operación son compatibles con las que pueden alcanzarse en instalaciones actualmente en funcionamiento de energía solar térmica de concentración, como las centrales solares de torre o las centrales de disco parabólico.

  • Desarrollo de óxidos metálicos no estequiométricos y su conformado macroscópico para la producción termoquímica de hidrógeno libre de CO2 (ONEHYDRO)
    Entidad Financiadora : Comunidad de Madrid ()
    Periodo de Ejecución : 2022 - 2024
    URL : https://giqah2solar.webnode.es/onehydro/
    Investigador Principal : Orfila del Hoyo, María
    Equipo Investigador : - Botas Echevarría, Juan Ángel - Linares Serrano, María - Molina Gil, Raúl - Orfila del Hoyo, María 
      Mostrar resumen: La situación energética actual está marcada por la inquietud que generan el agotamiento de los combustibles fósiles, el calentamiento global y la contaminación atmosférica. Estos problemas han despertado el interés por encontrar nuevas fuentes de energía. Así, el 14 de junio de 2018, la Comisión Europea, el Parlamento Europeo y los Estados Miembros alcanzaron un acuerdo para perseguir que para el año 2030 al menos el 32 % de la energía final consumida sea de origen renovable. Esto implica duplicar el uso de renovables, no sólo en lo que a generación de electricidad se refiere, sino también en el sector transporte y para aplicaciones térmicas. Dentro de las energías renovables para el horizonte 2030, la energía termosolar es una de las de mayor importancia porque contribuye a solventar los tres problemas anteriormente citados. Así, este proyecto se basa en la producción de hidrógeno solar mediante ciclos termoquímicos sentando las bases para una nueva generación de centrales termosolares. En ellas se puede utilizar la energía solar para la producción de hidrógeno libre de CO2, el cual, además, puede ser utilizado para la generación de electricidad o incluso como combustible en el sector transporte, mitigando considerablemente la problemática de la contaminación. El principal inconveniente del proceso es que los materiales de partida están todavía por desarrollar. Así, en este proyecto se van a estudiar óxidos metálicos no estequiométricos basados en óxido de cerio y perovskitas, con buena ciclabilidad y una producción de hidrógeno de al menos 10 mLSTP/gmaterial·ciclo, a unas temperaturas máximas de operación de 1300 °C. Además, estos materiales deben poder conformarse macroscópicamente para poder ser empleados en reactores solares e implementar el proceso a mayor escala.






Hydrogen production by isothermal thermochemical cycles using La0.8Ca0.2MeO3±d (Me = Co, Ni, Fe and Cu) perovskites

Pérez, A.; Orfila, M.; Linares, M.; Sanz, R.; Marugán, J.; Molina, R.; Botas J.A.

Experimental evaluation and energy analysis of a two-step water splitting thermochemical cycle for solar hydrogen production based on La0.8Sr0.2CoO3-d perovskite

Orfila, M.; Linares, M.; Pérez, A.; Barras-García, I.; Sanz, R.; Marugán, J.; Molina, R.; Botas, J.A.

Hydrogen production by thermochemical water splitting with La0.8Al0.2MeO3-d (Me= Fe, Co, Ni and Cu) perovskites prepared under controlled pH

Pérez, A.; Orfila, M.; Linares, M.; Sanz, R.; Marugán, J.; Molina, R.; Botas J.A.

Shifting pathways in the phenol/2-Propanol conversion over the tandem Raney Ni + ZSM-5 catalytic system

García-Minguillán, A. A.; Briones, L.; Serrano, D. P.; Botas, J. A.; Escola, J. M.

Hydrogen production by water splitting with Mn3-xCoxO4 mixed oxides thermochemical cycles: A thermodynamic analysis

Orfila, M.; Linares, M.; Molina, R.; Marugán, J.; Botas, J. A.; Sanz, R.

Novel and versatile cobalt Azobenzene-Based Metal-Organic Framework as hydrogen adsorbent

Montes-Andrés, H.; Leo, P.; Orcajo, G.; Rodríguez-Diéguez, A.; Choquesillo-Lazarte, D.; Martos, C.; Botas, J. A.; Martínez, F., Calleja, G.

Experimental assessment of the cyclability of the Mn2O3/MnO thermochemical cycle for solar hydrogen production

Herradón, C.; Molina, R.; Marugán, J.; Botas, J. A.

Thermochemical hydrogen production using manganese cobalt spinels as redox materials

Orfila, M.; Linares, M.; Molina, R.; Botas, J.A.; Marugán, J.; Sanz, R.

Perovskite materials for hydrogen production by thermochemical water splitting

Orfila, M.; Linares, M.; Molina, R.; Botas, J. A.; Sanz, R.; Marugán, J.

Hydrogen production by methane decomposition over pure silica SBA-15 materials

Gómez, G.; Botas, J. A.; Serrano, D. P.; Pizarro, P.

Hydrodeoxygenation of anisole as bio-oil model compound over supported Ni and Co catalysts: Effect of metal and support properties

Sankaranarayanan, T. M.; Berenguer, A.; Ochoa-Hernández, C.; Moreno, I.; Jana, P.; Coronado, J.M.; Serrano, D.P.; Pizarro, P.

Hydrogen production through catalytic methane decomposition promoted by pure silica materials

Serrano, D. P.; Botas, J. A.; Pizarro, P.; Moreno, I.; Gómez, G.

Extrusion of Fe2O3/SBA-15 mesoporous material for application as heterogeneous Fenton-like catalyst

Pariente, M. I.; Martínez, F.; Botas, J. A.; Melero, J. A.

Intensified-Fenton process for the treatment of phenol aqueous solutions

Pariente, M. I.; Molina, R.; Melero, J. A.; Botas, J. A.; Martínez, F.

Study of the hydrogen production step of the Mn2O3/MnO thermochemical cycle

Marugán, J.; Botas, J. A.; Molina, R.; Herradón, C.

Catalytic conversion of rapeseed oil for the production of raw chemicals, fuels and carbon nanotubes over Ni modified nanocrystalline and hierarchical ZSM5

Botas, J. A.; Serrano D. P.; García A.; Ramos R.

Effect of ion-exchange modification on hydrogen and carbon dioxide adsorption behaviour of RhoZMOF material

Calleja, G.; Botas, J. A.; Martos, C.; Orcajo, G.; J. A. Villajos

Treatment of an agrochemical wastewater by integration of heterogeneous catalytic wet hydrogen peroxyde oxidation and rotating biological contactors

Pariente, M. I.; Siles, J. A.; Molina, R.; Botas, J. A.; Melero, J. A.; Martinez, F.

Kinetic and autocatalytic effects during the hydrogen production by methane decomposition over carbonaceous catalysts 

Serrano, D. P.; Botas, J. A.; Pizarro, P.; Gómez, G.

Advances in the design of ordered mesoporous materials for the low-carbon catalytic hydrogen production

Serrano, D. P.; Coronado, J.; de la Peña O'shea, V.; Pizarro, P.; Botas, J. A.

Kinetic modeling of the first step of Mn2O3/MnO thermochemical cycle for solar hydrogen production

Botas, J. A.; Marugán, J.; Molina, R.; Herradón, C.

Catalytic conversion of rapeseed oil into raw chemicals and fuels over Ni- and Mo-modified nanocrystalline ZSM-5 zeolite

Botas, J. A.; Serrano D. P.; García A.; de Vicente, J.; Ramos R.

Influence of preoxidizing treatments on the preparation of iron-containing activated carbons for catalytic wet peroxide oxidation of phenol

Martínez, F.; Pariente, M. I.; Botas, J. A.; Melero, J. A.; Rubalcaba, A.

Study of the first step of the Mn2O3/MnO thermochemical cycle for solar hydrogen production

Marugán, J.; Botas, J. A.; Martín, M.; Molina, R.; Herradón, C.

Comparison of metal and carbon catalysts for hydrogen production by methane decomposition

Guil-Lopez, R.; Botas, J. A.; Fierro, J. L. G.; Serrano, D. P.

Co8-MOF-5 as electrode for supercapacitors

Díaz, R.; Orcajo, M. G.; Botas, J. A.; Calleja, G.; Palma, J.

Effect of Zn/Co ratio in MOF-74 type materials containing exposed metal sites on their hydrogen adsorption behaviour and on their band gap energy

Botas, J. A.; Calleja, G.; Sánchez-Sánchez, M.; Orcajo, M. G.

Methane catalytic decomposition over ordered mesoporous carbons: A promising route for hydrogen production

Botas, J. A.; Serrano, D. P.; Guil-López, R.; Pizarro, P.; Gómez, G.

On the Hydrogen adsorption over Zeolite-like MOF materials modified by ion exchange

Calleja, G.; Botas, J. A.; Sánchez-Sánchez, M.; Orcajo, M. G.

  • International Journal of Hydrogen Energy, 35, 9916–9923 (2010)
Cobalt doping of the MOF-5 framework and its effect on gas-adsorption properties

Botas, J. A.; Calleja, G.; Sánchez-Sánchez, M.; Orcajo, G.

Catalytic wet hydrogen peroxide oxidation of a petrochemical wastewater

Pariente, M. I.; Melero, J. A.; Martínez, F.; Botas, J. A.; Gallego, A. I.

Hydrogen production by methane decomposition: Origin of the catalytic activity of carbon materials

Serrano, D. P.; Botas, J. A.; Fierro, J. L. G.; Guil-López, R.; Pizarro, P.; Gómez, G.

Oxidation of heavy 1- olefins (C12= - C20=) with TBHP using a modified Wacker system

Escola, J. M.; Botas, J. A.; Vargas, C.; Bravo, M.

Differences between the isostructural IRMOF-1 and MOCP-L porous adsorbents

Calleja, G.; Botas, J. A.; Orcajo, M. G.; Sánchez-Sánchez, M.

Assesment of Fe2O3/SiO2 catalysts for the continuous treatment of phenol aqueous solutions in a fixed bed reactor

Botas, J. A.; Melero, J. A.; Martínez, F.; Pariente, M. I.

Heterogeneous catalytic wet peroxide oxidation systems for the treatment of an industrial pharmaceutical wastewater

Melero, J. A.; Martínez, F.; Botas, J. A.; Molina, R.; Pariente, M. I.

H2 production from methane pyrolysis over commercial carbon catalysts: Kinetic and deactivation study

Serrano, D. P.; Botas, J. A.; Guil-Lopez, R.

Modified Wacker TBHP oxidation of 1-dodecene

Escola, J. M.; Botas, J. A.; Aguado, J.; Serrano, D. P.; Vargas, C.; Bravo, M.

Catalytic wet peroxide oxidation process for the continuous treatment of pulluted effluents on a pilot plant scale

Martínez, F.; Pariente, M. I.; Melero, J. A.; Botas, J. A.

  • Journal of Advanced Oxidation Technology, 11(1), 65-74 (2008)
Heterogeneous photo-Fenton oxidation of benzoic acid in water: Effect of operatin conditions, reaction by-products and coupling with biological treatment biological treatment

Pariente, M. I.; Martínez, F.; Melero, J. A.; Botas, J. A.; Velegraki, Th.; Xekoukoulotakis, N. P.; Mantzavinos, D.

Ordered mesoporous carbons as highly active catalysts for hydrogen production by CH4 decomposition

Serrano, D. P.; Botas, J. A.; Pizarro, P.; Guil-López, R.; Gómez G.

  • Chemical Communications, 6585-6587 (2008)
Catalytic wet peroxidation of phenol in a fixed bed reactor

Martínez, F.; Pariente, M. I.; Melero, J. A.; Botas, J.A.; Gómez, E.

  • Water Science and Technology, 55(12), 75-81 (2007)
Characterization of adsorptive and hydrophobic properties of silicalite-1, ZSM-5, TS-1 and Beta zeolites by TPD techniques

Serrano, D. P.; Calleja, G.; Botas, J. A.; Gutiérrez, F. J.

  • Separation and Purification Technology, 54 (1), 1-9 (2007)
Treatment of phenolic solutions by catalytic wet hydrogen peroxide oxidation over Fe2O3/SBA-15 extruded catalyst in a fixed bed reactor

Martínez, F.; Melero, J. A.; Botas, J. A.; Pariente, I.; Molina, R.

  • Industrial and Engineering Chemistry Research, 46, 4396-4405 (2007)
Nanocomposite Fe2O3/SBA-15: An efficient and stable catalyst for the catalytic wet peroxidation of phenolic aqueous solutions

Melero, J. A.; Calleja, G.; Martínez, F.; Molina, R.; Pariente M. I.

La economía del hidrógeno – una visión global sobre la revolución energética del siglo XXI. 2. Aplicaciones convencionales del hidrógeno y pilas de combustible

San Miguel, G.; Dufour, J.; Calles, J. A.; Botas, J. A.

  • Acta Científica y Tecnológica. Revista de la Asociación Española de Científicos, 10, 21-27. (2006)
Producción limpia de hidrógeno a partir del gas natural

Calleja, G.; Serrano, D. P.; Botas, J. A.; Guil López, R.

  • Energía & Empresa, Nº 14, pp. 40 (2006)
La economía del hidrógeno – una visión global sobre la revolución energética del siglo XXI. 1. Producción y almacenamiento de hidrógeno

Botas, J. A.; Calles, J. A.; Dufour, J.; San Miguel, G.

  • Acta Científica y Tecnológica. Revista de la Asociación Española de Científicos 9, 33-36 (2005)
Adsorción de tolueno y agua en materiales mesoporosos MCM-41

Serrano, D. P; Calleja, G.; Botas, J. A.; Gutiérrez, F. J.

  • XXIX Reunión Ibérica de Adsorción, Oporto, Portugal. Sesión Oral (2004)
Adsorption and Hydrophobic Properties of Mesoestrutured MCM-41 and SBA-15 Materials for Volatile Organic Compound Removal

Serrano, D. P; Calleja, G.; Botas, J. A.; Gutiérrez, F. J.

  • Industrial & Engineering Chemistry Research, 43, 7010-7018 (2004)
Estudio de las propiedades hidrofóbicas de materiales tipo MCM-41 mediante ensayos de desorción térmica programada

Serrano, D. P.; Calleja, G.; Botas, J. A.; Gutiérrez, F. J.; Sevillano, S.

  • SECAT’03, Torremolinos, Málaga, Sesión Póster (2003)
Propiedades adsorbentes de materiales MCM-41 y zeolitas para la recuperación de COVs

Calleja, G.; Serrano, D.P.; Botas, J.A.; Gutiérrez, F.J.

  • XXVII Reunión Ibérica de Adsorción. León (España). (2002)
Adsorption properties of MCM-41 materials for the VOCs abatement

Calleja, G.; Serrano, D.P.; Botas, J.A.; Gutiérrez, F.J.

  • Studies in Surface Science and Catalysis, 142, 1671-1678 (2002)
Temperature programmed desorption of isopentane and water on MCM-41 materials as a test for the VOCs abatement

Serrano, D. P.; Calleja, G.; Botas, J. A.; Gutiérrez, F. J.

  • 9° Congreso Mediterráneo de Ingeniería Química, Barcelona (España). (2002)
Kinetic considerations of three-way catalysis in automobile exhaust converters

Botas, J.A.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; González Marcos, M.P.; González Marcos, J.A.; González Velasco, J.R.

  • Applied Catalysis B: Environmental, 32, 243-256 (2001)
TWC behaviour of platinum supported on high-surface and low-surface area cerium/zirconium mixed oxides

González Velasco, J.R.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; Marc, J.L.; Botas, J.A.; González Marcos, M.P.; Blanchard, G.

  • Topics in Catalysis, 16/17, 101-106 (2001)
N2O formation over CeO2-ZrO2 mixed oxides supported metal (Pt, Pd, Rh) catalysts for automotive exhaust control

Marc, J.L.; González Velasco, J.R.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; Botas, J.A.; González Marcos, M.P.; Blanchard, G.

  • Studies in Surface Science and Catalysis, 130, 1361-1366 (2000)
Effects of redox thermal treatments and feedstream composition on the activity of Ce/Zr mixed oxides for TWC applications

González Velasco, J.R.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; Marc, J.L.; Botas, J.A.; González Marcos, M.P.; Blanchard, G.

  • Applied Catalysis B: Environmental, 25, 19-29 (2000)
Catalytic activity study of ceria-zirconia mixed oxides submitted to different ageing treatments under simulated exhaust gases

González Velasco, J.R.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; Marc, J.L.; Botas, J.A.; González Marcos, M.P.; Blanchard, G.

  • Industrial & Engineering Chemistry Research, 39, 272-276 (2000)
Thermal aging of Pd/Pt/Rh automotive catalysts under cycled oxidizing-reducing environment

González Velasco, J.R.; Botas, J.A.; Ferret, R.; González Marcos, M.P.; Marc, J.L.; Gutiérrez Ortiz, M.A.

  • Catalysis Today, 59, 395-402 (2000)
Durability of three-way platinum and rhodium catalysts in oxidising, reducing and cycled environments

Botas, J.A.; Ferret, R.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; González Velasco, J.R.

  • Journal de Chimie Physique, 12, 437-442 (1999)
Synthesis of cordierite monolithic honeycomb by solid state reaction of precursor oxides

González Velasco, J.R.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; Ferret, R.; Aranzabal, A.; Botas, J.A.

  • Journal of Materials Science, 34, 1999-2002 (1999)
Contribution of cerium/zirconium mixed oxides to the activity of a new generation of TWC

González Velasco, J.R.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; Marc, J.L.; Botas, J.A.; González Marcos M.P.; Blanchard, G.

  • Applied Catalysis B: Environmental, 22, 167-178 (1999)
HREM and XRD characterisation of thermal ageing of Pd/CeO2/Al2O3 automotive catalysts

González Velasco, J.R.; Gutiérrez Ortiz, M.A.; Botas, J.A.; Bernal, S.; Gatica, J.M.; Pérez Omil, J.A.

  • Studies in Surface Science and Catalysis, 126, 187-194 (1999)
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