Investigadors del Laboratori de Electroquímica d’IQS estan desenvolupant prototips de sensors electroquímics d’hidrogen, basats en l’ús d’electròlits sòlids, com a pas previ per a futurs sensors de triti, dins d’un dels projectes energètics més ambiciosos al món.
Dr. Jordi Abellà, Dr. Eduard Juhera i Dr. Sergi Colominas
Degut a l’augment de la demanda energètica mundial durant els últims anys i a la perspectiva que aquesta segueixi creixent al futur, existeixen, des de fa anys, múltiples vies de recerca centrades en millorar i augmentar la generació d’energia. Una de les alternatives als combustibles fòssils i a les energies renovables és l’energia nuclear. Aquesta font energètica pot provenir de dos processos: fissió i fusió. Ambdós processos inclouen reaccions en les que intervenen els nuclis dels àtoms.
L’energia de fusió nuclear és una opció eficient i neta que pot ser molt prometedora com a futura font energètica. Existeixen diversos projectes destinats al desenvolupament d’aquesta tecnologia, donat que encara no existeix a nivell industrial. Un dels més importants és el projecte ITER (International Termonuclear Experimental Reactor), actualment un dels projectes energètics més ambiciosos al món, on hi participen nombrosos països i organitzacions, amb l’objectiu de construir un reactor de fusió experimental.
Sensors electroquímics per a la determinació de triti
Degut al seu elevat valor estratègic, un dels reptes d’ITER és assajar mòduls d’embolcalls regeneradors de triti, situats al voltant del plasma del reactor. Per això, es fa necessari disposar de mesures precises de les concentracions de triti i de la seva monitorització en continu, per tal provar l’autosuficiència de triti dins del sistema regenerador de metall líquid.
El grup d’investigadors del Laboratori d’Electroquímica del Departament de Química Analítica i Aplicada d’IQS School of Engineering treballa des del 2009 en una línia de recerca per desenvolupar sensors electroquímics per a ser utilitzats en aquest context. Dins d’aquesta línia, el Dr. Eduard Juhera va defensar la seva tesi doctoral sobre “Desenvolupament de sensors electroquímics en estat sòlid per a la determinació de liti i triti en metalls fosos” i que va ser dirigida per el Dr. Jordi Abellà i el Dr. Sergi Colominas de l’esmentat laboratori.
En el marc del projecte “Desenvolupament i Aplicació de sensors per metalls fosos en reactors de fusió (RTI2018-095045-B-I00)”, el Laboratori d’Electroquímica d’IQS està desenvolupant prototips de sensors electroquímics d’hidrogen basats en l’ús d’electròlits sòlids, com a pas previ per a futurs sensors de triti. Els resultats obtinguts en projectes anteriors indiquen que aquests sensors presenten una sensibilitat i velocitat de resposta adients.
En la tesi del Dr. Juhera, s’han desenvolupat sensors electroquímics en diferents configuracions (potenciomètrica i amperomètrica), amb la finalitat d’optimitzar la seva resposta i la seva capacitat de detecció, avaluar l’efecte isotòpic en la detecció i desenvolupar i assajar prototips d’aquests sensors per tal de ser utilitzats en circuits experimentals.
En un primer estadi, els sensors s’han desenvolupat per a la detecció d’hidrogen. Però el mateix concepte que es fa servir per el desenvolupament de sensors electroquímics d’hidrogen s’aplica per als sensors de liti, mitjançant l’ús de conductors iònics de liti com electròlit en estat sòlid.
Projecte Semoltmetfus. Programa Reptes de la Societat
La recerca del Dr. Juhera ha contribuït al desenvolupament del projecte Semoltmetfus, que forma part del Programa Estatal de R+D+i orientat als Reptes de la Societat del Pla Estatal d’Investigació Científica i d’Innovació 2017-2020, que concedeix l’Agència Estatal de la Investigació. El pla consta de 8 reptes principals, estant el projecte Semoltmetfus inclòs dins del tercer repte “Energia segura, eficient i neta”, com activitat orientada al disseny de nous reactors nuclears. En aquest projecte participa el grup d’Electroquímica d’IQS, liderat per el catedràtic Dr. Jordi Abellà.
El programa europeu de fusió té previst operar el reactor ITER en els propers deu anys i construir i operar el reactor DEMO en els propers 30 anys. DEMO és la darrera etapa abans d’aconseguir un prototip comercial de reactor de fusió. Les activitats de recerca en fusió a nivell europeu es focalitzen en garantir l’èxit d’ITER i en situar a Europa en una posició capaç d’explotar els resultats d’ITER per evolucionar de l’estat actual a la producció d’electricitat a DEMO.
