Descriptcion del proyecto:

El resurgimiento de la economía del hidrógeno en 2021 está cobrando impulso a nivel mundial, para facilitar descarbonización del sector del transporte y la industria química. El hidrógeno (H₂) se produce principalmente a partir del reformado de gas natural, lo que implica una gran cantidad de emisiones de CO₂. Para reducir las emisiones, la producción de H₂ debe ir acompañada de fuentes de energía renovables. Entre ellas, la energía solar es el recurso energético más abundante del planeta y puede abastecer las necesidades mundiales de energía donde España tiene uno de los promedios de irradiación solar más altos del mundo. El almacenamiento de energía solar en H₂ ofrece una gran oportunidad para que el sector energético español abastezca a Europa. En este contexto, la producción de H₂ con energía solar térmica tiene el potencial de ofrecer una de las mayores eficiencias de conversión de energía solar en hidrógeno (cerca del 30 %) utilizando la conversión directa de la radiación solar mediante ciclos termoquímicos. Sin embargo, esta tecnología necesita un último impulso para ser comercial. Se basa en reacciones redox con óxidos metálicos donde el agua se divide en hidrógeno y oxígeno en dos etapas. A diferencia de la electrólisis, al utilizar energía térmica, se pueden diseñar componentes mucho más compactos y baratos ya que no se necesitan elementos complejos y delicados como las membranas. Sin embargo, la cantidad de materiales que podrían dividir el agua de forma óptima es muy pequeña y existen muchísimas combinaciones de elementos químicos que podrían dar lugar a esta reacción. Es por ello que se hace muy difícil demostrar las composiciones adecuadas simplemente basándonos en experimentos ya que tomaría miles de años y una gran inversión en I+D.

Este proyecto de doctorado pretende encontrar materiales óptimos dentro de un espacio de hasta 300,000 posibles composiciones químicas. El estudiante creará una herramienta capaz de seleccionar materiales de una amplia variedad de composiciones químicas que optimizarán la producción de hidrógeno termosolar. Este proyecto multidisciplinario combina aspectos de la química computacional, machine learning y experimentación de materiales redox. El estudiante adquirirá experiencia tanto teórica (formulación termodinámica) como práctica (experimentación) por lo que se espera que obtenga un perfil muy versátil. El estudiante que termine con éxito su tesis doctoral será un experto en descubrimiento de nuevos materiales utilizando herramientas de inteligencia artificial combinado con el conocimiento de tecnologías code producción de hidrógeno y síntesis y caracterización de materiales.