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La producción industrial de amoníaco por proceso de Haber-Bosch emite más CO2 que cualquier otro proceso químico,ya que es uno de los productos químicos más producidos y consume mucha energía. Como el amoníaco se utiliza para la producción de fertilizantes y combustible que transporta hidrógeno verde, es indispen- sable descarbonizar su proceso de producción. La aplicación de procesos de electroreducción en la producción de urea y amoníaco a partir decontaminantes como el dióxido de carbono y los nitratos/nitritos como materias primas es una estrategia neutra en carbono e innovadora para eliminar gradualmente su fabricación industrial insostenible. Sin embargo, su producción utilizando electrolizadores convencionales es económicamente menos viable debido a la baja selectividad y rendimiento, el uso de catalizadores costosos, y la operación requiere un alto voltaje. El proyecto propuesto aborda estos desafíos con el desarrollo de un prototipo de fotoelectrolizador de flujo continuo que contiene un fotoánodo semiconductor de SiC/TiO2 y un cátodo de óxido bimetálico a base de cobre. El fotoelectrolizador funciona con un voltaje de celda reducido debido al voltaje mayor del SiC/TiO2 tras la iluminación. Además, el desarrollo de electrocatalizadores de óxidos a base de cobre como cátodos mejora el rendimiento y la selectividad de la producción de amoníaco y urea. El prototipo de fotoelectrolizador se diseñará para un funcionamiento a temperatura y presión ambiente utilizando luz solar y electricidad procedente de recursos energéticos renovables. A diferencia de los metales del grupo del Pt en los electrolizadores convencionales, el cátodo y el ánodo del prototipo consisten en elementos abundantes en la tierra que reducen los costos del material del catalizador. Además, el reciclaje del dióxido de carbono y los nitratos del agua contaminada restablece el equilibrio del ya perturbado ciclo natural del carbono y el nitrógeno, lo que conduce a una economía circular
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Pillar I: Wide-bandgap semiconductors To develop a continuous flow photoelectrochemical electrolyzer to perform photoanode-driven NO reduction on Cu2O dark cathodes at a lower operating cell voltage obtaining a better Faradaic and energy efficiency. Pillar II: 2D materials The general objective of this pillar is the production of MAX films by magnetron sputtering. Thin films library will be produced with a variation of different concentrations of the elements M, A and X to obtain the optimal composition and thus improve the MXenos synthesis process. A second step is the production of the MXenes by varying the acid treatment parameters such as time and acid concentration. Electrochemical electrode modification with MXenes is the most promising approach to improve sensitivity, selectivity, analyte adhesion, and detection limits in electrochemical detection devices (sensors). Due to such reasons, nanomaterialbased electrochemical (bio)sensors have attracted enormous attention in recent years for the detection of a variety of analytes. In this sense, a last stage of the project would be the evaluation of the use of electrodes based on MXenes in electrochemical sensors for the detection and quantification of biomolecules (eg. neurotransmitters, glucose). It seeks to understand how the synthesis parameters of the MAX phases as well as that of the MXenos films could affect their performance as an electrode in said sensors for the detection of biomolecules of importance for human health. Pillar III: Bifacial PV system The general objective of the pillar pursues the experimental study of the impact of the main operating conditions on the energy production of photovoltaic systems connected to the grid (SFCR) based on bifacial technology. The conditions to be studied are the distance between the fixed-angle photovoltaic modules to the ground, the reflection and albedo properties of the ground, as well as the inhomogeneities of the irradiance received by the back side.
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El presente proyecto corresponde a la tesis de maestría de doble grado entre la PUCP y la TU Ilmenau del alumno Rafael Pulido en el que se busca estudiar el comportamiento fisicoquímico de dos facetas cristalinas del óxido de cobre (I) como catalizador electroquímico en la reducción de nitrato a amoniaco. El estudio comprente el análisis del mecanismo y la cinética de reacción a diferentes valores de pH.
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