Investigadores del Laboratorio de Electroquímica de IQS están desarrollando prototipos de sensores electroquímicos de hidrogeno, basados en el uso de electrolitos sólidos, como paso previo a futuros sensores de tritio, dentro de uno de los proyectos energéticos más ambiciosos en el mundo.
Dr, Jordi Abellà. Dr. Eduad Juhera y Dr. Sergi Colominas
Debido al aumento de la demanda energética mundial durante los últimos años, y a la perspectiva que ésta siga creciendo en el futuro, existen, desde hace años, múltiples vías de investigación centradas en mejorar y aumentar la generación de energía. Una de las alternativas a los combustibles fósiles y a las energías renovables es la energía nuclear, una fuente energética que puede proceder de dos procesos: fisión y fusión, Ambos procesos incluyen reacciones en las que intervienen los núcleos de los átomos.
La energía de fusión nuclear es una opción eficiente y limpia que puede ser muy prometedora como futura fuente de energía. Existen diversos proyectos destinados al desarrollo de esta tecnología, dado que aún no existe a nivel industrial. Uno de los más importantes es el proyecto ITER (International Termonuclear Experimental Reactor), actualmente uno de los proyectos energéticos más ambiciosos del mundo, donde participan numerosos países y organizaciones, con el objetivo de construir un reactor de fusión experimental.
Sensores electroquímicos para la determinación de tritio
Debido a su elevado valor estratégico, uno de los retos de ITER es ensayar módulos de envoltorios regeneradores de tritio, situados alrededor del plasma del reactor. Para ello, es necesario disponer de medidas precisas de las concentraciones de tritio y de su monitorización en continuo, para probar la autosuficiencia de tritio dentro del sistema regenerador de metal líquido.
El grupo de investigadores del Laboratorio de Electroquímica del Departamento de Química Analítica y Aplicada de IQS School of Engineering trabaja desde el 2009 en una línea de investigación para desarrollar sensores electroquímicos para ser utilizados en este contexto. En esta línea, el Dr. Eduard Juhera defendió su tesis doctoral sobre “Desarrollo de sensores electroquímicos en estado sólido para la determinación de litio y tritio en metales fundidos” y que ha sido dirigida por el Dr. Jordi Abellá y el Dr. Sergi Colominas del mencionado laboratorio.
En el marco del proyecto “Desarrollo y Aplicación de sensores para metales fundidos en reactores de fusión (RTI2018-095045-B-I00), el Laboratorio de Electroquímica de IQS está desarrollando prototipos de sensores electroquímicos de hidrogeno, basados en el uso de electrolitos sólidos, como paso previo a futuros sensores de tritio. Los resultados obtenidos en proyectos anteriores indican que estos sensores presentan una sensibilidad y una velocidad de respuesta adecuados.
En la tesis del Dr. Juhera, se han desarrollado sensores electroquímicos en diferentes configuraciones (potenciométrica y amperométrica), con la finalidad de optimizar su respuesta y su capacidad de detección, evaluar el efecto isotópico en la detección y desarrollar y ensayar prototipo de estos sensores para ser utilizados en circuitos experimentales.
En un primer estadio, los sensores se han desarrollado para la detección de hidrógeno. Pero el mismo concepto que se utiliza para el desarrollo de sensores electroquímicos de hidrogeno, se aplica para los sensores de litio, mediante el uso de conductora iónicos de litio como electrolito en estado sólido.
Proyecto Semoltmetfus. Programa Retos de la Sociedad
La investigación del Dr. Juhera ha contribuido al desarrollo del proyecto Semoltmetfus, que forma parte del Programa Estatal de I+D+i orientado a los Retos de la Sociedad del Plan Estatal de Investigación Científica de Innovación 2017-2020, que concede la Agencia Estatal de la Investigación. El plan consta de ocho retos principales, estando el proyecto Semoltmetfus incluido dentro del tercer reto ”Energía segura, eficiente y limpia”, como actividad orientada al diseño de nuevos reactores nucleares. En este proyecto participa el grupo de Electroquímica de IQS, liderado por el catedrático Dr. Jordi Abellà.
El programa europeo de fusión tiene previsto operar el reactor ITER en los próximos diez años y construir y operar el reactor DEMO en los próximos treinta años. DEMO es la última etapa antes de conseguir un prototipo comercial de reactor de fusión. Las actividades de investigación en fusión a nivel europeo se focalizan en garantizar el éxito de ITER y en situar a Europa en una posición capaz de explotar los resultados de ITER para evolucionar del estado actual a la producción de electricidad en DEMO.
