La fusión nuclear representa una solución prometedora y sostenible para las crecientes demandas energéticas mundiales, como alternativa al uso de combustibles fósiles y a las energías renovables. Se trata de un proceso donde se busca reproducir en la Tierra el sistema de producción de energía en el Sol, que también requiere afrontar numerosos retos tecnológicos para ponerla en marcha.
Elementos cerámicos para prototipos de sensores electroquímicos de hidrógeno
Tesis Doctoral
12 noviembre 2025
El Dr. Antonio Hinojo Ramírez defendió su tesis en IQS, en la que ha desarrollado nuevos sensores electroquímicos cerámicos de hidrógeno, mediante un electrolito sólido con alta conductividad de protones, estabilidad térmica y resistencia a atmósferas reductoras
En el Grupo de Electroquímica y Bioanálisis – EQBA de IQS, los investigadores del Laboratorio de Electroquímica trabajan en diversos proyectos relacionados con las tecnologías de fusión nuclear. Los futuros reactores de fusión utilizarán deuterio y tritio como combustible: mientras que el deuterio es fácil obtener fuentes naturales como es el agua, el tritio se generará en el mismo propio reactor de fusión, en las envolturas regeneradoras de tritio (TBB de sus siglas en inglés Tritium Breeding Blankets). En estos sistemas, se necesitarán herramientas analíticas para determinar estos isótopos.
Los sensores electroquímicos basados en electrolitos sólidos son una solución prometedora para realizar estas medidas, gracias a su capacidad para operar en las exigentes condiciones de los reactores.
En este contexto, y siguiendo las investigaciones previas iniciadas por el Dr. Eduard Juhera y por el Dr. Marc Nel·lo en el campo de los sensores electroquímicos para reacciones de fusión, el Dr. Antonio Hinojo Ramírez defendió en IQS su tesis doctoral bajo el título Elementos cerámicos de BaCe0.6Z0.3Y0.1O3-δ para sensores electroquímicos de hidrógeno: métodos de modelaje, caracterización y evaluación de prototipos. La tesis fue realizada en el Laboratorio de Electroquímica de IQS, bajo la dirección del Dr. Sergi Colominas Fuster y el Dr. Jordi Abellà Iglesias, con el objetivo principal de desarrollar sensores electroquímicos de hidrógeno utilizando BaCe0.6Zr0.3Y0.1O3-δ, un electrolito sólido con alta conductividad de protones, estabilidad térmica y resistencia en atmósferas reductoras.
Nuevos prototipos de sensores electroquímicos cerámicos
Para conseguir este objetivo, el Dr. Hinojo fabricó en primer lugar elementos cerámicos de BaCe0.6Z0.3Y0.1O3-δ, empleando diferentes técnicas de conformación, como la presión isostática en frío, la impresión 3D por extrusión y la impresión 3D por litografía, para poder conseguir la geometría deseada en el sensor.
Los elementos cerámicos conformados se caracterizaron en términos de estructura cristalina, microestructura y conductividad de protones, esta última mediante espectroscópica de impedancia electrónica (EIS), que confirmaron que los electrolitos obtenidos eran adecuados para su uso en sensores.
Finalmente, los sensores desarrollados por el Dr. Hinojo fueron evaluados como elementos de medida de hidrógeno en fase gaseosa entre 400 °C y 600 °C, en modos potenciométrico y amperométrico. Se analizaron parámetros como la sensibilidad, el rango lineal, el tiempo de respuesta y recuperación, la precisión y la exactitud. Los sensores basados en impresión 3D, por extrusión y litografía, destacaron por su rendimiento equilibrado y por su sensibilidad, respectivamente.
Los resultados obtenidos en la investigación de esta tesis posicionan los sensores electroquímicos cerámicos como herramientas muy prometedoras para su uso en reactores de fusión nuclear, ofreciendo la fabricación mediante tecnologías de impresión 3D como una opción de producirlos de manera industrial.
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Esta tesis ha recibido ayuda a través de los proyectos Semolmetfus (RTI208-095045-B-I00) y Ecsenfus (PID2022-143047OB-I00) del Ministerio de Ciencia e Innovación/Agencia Estatal de Investigación.
