Departamento de Ingeniería y Química de Materiales

Área de Química de Superficies

Superficies inteligentes

alvarez

Dentro del área de catálisis del Centro de Investigación en Materiales Avanzados existe un grupo de investigadores especialistas en el desarrollo de nanomateriales para diversas aplicaciones, las cuales se pueden resumir en: catalizadores para hidrodesulfuración de hidrocarburos, materiales mesoporosos, electrocatalizadores para celdas de combustible, aerogeles y carbono activado.

Dra. Lorena Álvarez Contreras
Tel. +52 (614) 439 1119
lorena.alvarez@cimav.edu.mx

Catalizadores para hidrodesulfuración de hidrocarburos

reactores

La creciente demanda energética, aunada a la problemática ambiental, ha llevado a regulaciones cada vez más rigurosas encaminadas a reducir los contenidos de azufre en combustibles de origen fósil. Esto ha motivado la investigación y desarrollo de agentes, denominados catalizadores, que promueven la reducción del contenido de azufre para que sean cada vez más efectivos.

Dentro del Cimav, este grupo de especialistas ha desarrollado catalizadores para ultra bajo contenido de azufre en combustibles, esto es, por debajo de 10 partes por millón de azufre. La trascendencia de los catalizadores desarrollados se fundamenta en el uso de nanotecnología a fin de lograr altas actividades en materiales soportados sobre matrices porosas incorporando un porcentaje bajo de metales y metodologías de síntesis fáciles de escalar, esto sin duda representan un gran logro técnico y económico para la industria petrolera.

Uno de los proyectos del grupo se ha desarrollado cumpliendo las especificaciones técnicas requeridas por Petróleos Mexicanos, Pemex, quienes fungieron como receptores de la tecnología generada. Algunos de los productos de esta línea de investigación han sido el registro de dos patentes tanto nacionales como en Estados Unidos, además del establecimiento de una unidad de evaluación de catalizadores nivel piloto que además permite conocer la calidad de los combustibles obtenidos.

Con la innovación y establecimiento de esta planta piloto, México no solo podría evitar la importación de catalizadores costosos y servicios de evaluación si no tener la posibilidad de producirlos para uso interno y eventualmente, cuando el desarrollo esté totalmente escalado y validado, exportarlos.

Materiales mesoporosos

El desarrollo de materiales mesoporosos basados en silicio cuenta con diversas aplicaciones, tales como soportes de catalizadores, adsorbentes y tamices (un tamiz molecular es un material que contiene poros de un tamaño preciso y uniforme que se usa como agente adsorbente para gases y líquidos), entre otros.

Los soportes mesoporosos obtenidos por este grupo de trabajo ofrecen altas áreas superficiales, alto control del diámetro y distribución del tamaño de poro. La investigación en esta línea permitió contar con un soporte a la medida de la aplicación en tratamientos para la eliminación de azufre en hidrocarburos, la transferencia de la tecnología se realizó de manera exitosa a todas las refinerías del país pertenecientes a Pemex.

Catalizadores para celdas de combustible

Debido a que este grupo de investigadores cuenta con la experiencia en síntesis de materiales nanoestructurados han logrado desarrollar catalizadores para usarse en celdas de combustible con la finalidad de dar respuesta a la cada vez mayor demanda de energía y a la búsqueda de fuentes de energía limpia.

Una celda de combustible es un dispositivo que se usa para transformar la energía de una reacción química en energía eléctrica. Entre los productos de esta línea se tienen al menos 16 artículos publicados así como colaboraciones interinstitucionales y multidisciplinarias.

Aerogeles

El aerogel o humo sólido es un material que está constituido en más del 95% de aire y el resto consiste en el mismo material del que se compone la arena, es decir dióxido de silicio (SiO2). Estas características lo convierten en excelente soporte, aislante térmico y acústico con la ventaja de que no es combustible, es decir que en un incendio, a diferencia de los plásticos como el poliuretano, el poliestireno (nieve seca), no produce gases tóxicos e incluso puede actuar como barrera para evitar la propagación del incendio.

En el Cimav este equipo multidisciplinario de investigadores ha desarrollado técnicas innovadoras para la producción de aerogel con la finalidad de evitar el uso del secado en condiciones supercríticas (condiciones de presión y temperatura en las cuales un compuesto se comporta como “un híbrido entre un líquido y un gas”), ésta ha sido una de las limitaciones para la producción intensiva de aerogeles. Los últimos avances del grupo han desarrollado una ruta para la obtención de aerogel en polvo a presión y temperatura ambiente sin modificación de la superficie del aerogel.

El trabajo realizado en este grupo ha generado patentes, publicaciones en revistas indexadas de alto impacto, así como colaboraciones interinstitucionales y multidisciplinarias.

Carbono activado

La generación de productos de carbono activado es de gran impacto debido al alto volumen de demanda que este material presenta para ser usado en filtros para purificar el aire y el agua ya que es absorbente por excelencia. En el Cimav, este grupo de especialistas ha desarrollado modificaciones químicas y superficiales a fin de obtener carbono activado con mayor capacidad de absorción y mayor selectividad. Se han creado formulaciones de carbono activado con elevada temperatura de autoignición (temperatura a la que arde espontáneamente sin necesidad de una fuente de calor exterior) a través de la incorporación de nanopartículas y además se ha obtenido carbono activado en pelets (aglomerados). Algunos de los desarrollos en esta línea ya han sido transferidos a la industria.


Líneas de Investigación
  1. Materiales nanoestructurados
    1. Materiales nanoestructurados base sulfuros de metales de transición para aplicaciones en hidrodesulfuración de hidrocarburos.
    2. Materiales nanoestructurados base metales de transición para aplicaciones en celdas de combustibles micro y nanofluídicas.
    3. Materiales nanoestructurados base sulfuros de metales de transición para aplicaciones en celdas solares.
  2. Materiales mesoporosos aplicaciones como soportes, absorbentes y tamices moleculares.
  3. Aerogeles de óxidos de silicio puros y en compositos para aplicaciones como aislantes térmicos y acústicos.
  4. Carbono activado como soportes para catalizadores, absorbentes en filtros para gases, aire y agua.

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