En la presente tesis se estudia el comportamiento del proceso de reformado de metano, asignado especial énfasis a la opera-ción del reformador primario en la generación de gas de sínte-sis para la producción de amoníaco. El objetivo principal de este estudio es avanzar en el desarrollo de módulos de simula-ción (basados en modelos matemáticos suficientemente deta-llados) que permitan representar adecuadamente la operación del reformador primario. Asimismo, estos módulos de simula-ción se utilizan para identificar las variables críticas del proce-so; estimar el impacto de éstas sobre el comportamiento del reactor, evaluar la posibilidad de incorporar cambios que permi-tan optimizar su operación, definir ventanas operativas que garanticen una operación segura y eficiente; y analizar los problemas operativos más frecuentes. Basándose en los objeti-vos planteados, la presente Tesis se organiza de la siguiente manera: en el Capítulo1 introductoria- se presentan tanto la importancia del gas de síntesis en la industria del amoníaco como la de este producto en el mercado mundial. Asimismo, se introducen los procesos y materias primas disponibles para la generación del gas de síntesis. Seguidamente, se describe el proceso de obtención de amoníaco vía la ruta de reformado de gas natural con vapor, detallando las condiciones operati-vas y unidades del sector de reformado. Finalmente, se pre-sentan otras aplicaciones de interés del proceso de reformado con vapor. En el Capítulo 2 se describe un modelo matemático heterogéneo unidimensional, el cual se utiliza en los Capítulos 3, 5 y 6 para representar y analizar distintos aspectos de interés relativos a la operación del reformador primario. Previo al planteo de este modelo, se presentan el esquema de reacción, las correspondientes expresiones cinéticas adopta-das y el catalizador comercial seleccionado. También, se realiza una descripción detallada de las tareas experimentales que permitieron determinar algunos de los parámetros necesa-rios para el modelado de la partícula y del lecho catalítico. En el Capítulo 3 se estudia la influencia de los perfiles axiales de flujo calórico sobre la operación de los reformadores con va-por y se estiman distribuciones óptimas de flujo calórico que permitan, bajo ciertas restricciones, maximizar la producción del reactor o minimizar la máxima temperatura de piel de tubo (es decir, extender de vida útil del tubo de reformado). Para resolver estos problemas de optimización se utilizan el modelo heterogéneo presentado en el Capítulo 2 y un modelo pseudo-homogéneo, desarrollado para simular la operación del refor-mador primario en menores tiempos de cómputo pero con grado de precisión comparable. Debido al elevado ingreso de calor a través de la pared del tubo y a la naturaleza endotér-mica de las reacciones de reformado, los tubos catalíticos están expuestos a significativos gradientes radiales de tempe-ratura. Para representar estos fenómenos locales, en el Capí-tulo 4 se plantea un modelo heterogéneo bidimensional. En particular, se estudian en detalle los perfiles radiales de las velocidades de reacción y de los factores de efectividad. Además, el modelo bidimensional se utiliza para comparar la operación de reformadores de fuego lateral y superior; anali-zar la influencia del diámetro del tubo de reformado sobre la performance del rector; y estudiar la conveniencia de usar diferentes distribuciones axiales y radiales de actividad catalí-tica, con el propósito de reducir simultáneamente la máxima temperatura de pared de tubo y la masa del catalizador de mayor actividad. En el Capítulo 5 se analiza uno de los proble-mas operativos más frecuentes en los reformadores primarios industriales, la desactivación del catalizador como conse-cuencia del envenenamiento por azufre. Previa revisión de los modelos disponibles en la literatura abierta, se presenta un modelo matemático para describir apropiadamente la distribu-ción del veneno en la partícula de catalizador y en la fase gas a lo largo del tubo de reformado, el cual se acopla el modelo heterogéneo bidimensional (descripto en el Cap. 2), actuali-zando las velocidades de reacción sobre el catalizador parcial-mente desactivado a medida que progresa el envenenamiento. En particular, se estudian los efectos del envenenamiento por azufre sobre la performance del catalizador y sobre la opera-ción del reactor. En el Capítulo 6 se considera uno de los problemas operativos más drásticos de los procesos industria-les de reformado de metano con vapor, la formación de car-bón filamentoso. El riesgo de deposición de carbón en la partí-cula de catalizador y en la fase gas a lo largo del tubo de re-formado, se predice utilizando el modelo heterogéneo unidi-mensional introducido en el Cap. 2 y evaluando expresiones cinéticas para las reacciones de formación y gasificación de carbón reportadas en la literatura abierta. En particular, se estudia la influencia de la actividad catalítica, el flujo calórico medio y la composición y temperatura de la alimentación so-bre el riesgo de formación de carbón. Asimismo, el modelo cinético de deposición de carbón se utiliza para estimar distri-buciones óptimas de temperatura de piel de tubo, que permi-tan maximizar la producción del reactor y asegurar condi-ciones de operación libres de carbón; analizar los efectos del envenenamiento por azufre sobre la formación de carbón; y determinar la influencia de las hipótesis de modelado en la predicción de la deposición de carbón. Por último, en el Capí-tulo 7, se presenta una síntesis de las conclusiones más importantes que pueden extraerse de los estudios realizados en esta Tesis. / This Thesis is focused on the methane steam reforming process. Special emphasis is placed on the primary refor-mer operation in the synthesis gas generation for the ammonia production. The main goal of this study is to de-velop simulations modules (based on sufficiently detailed mathematical models) aiming to represent the steam refor-mer operation properly. Furthermore, these simulations modules are used to identify critical process variables; to estimate the impact of these ones on the reactor beha-vior; to optimize its operation; to define operating condi-tions to guarantee an efficient and safe operation; and to analyze the most frequent operating problems. Based on the stated objectives, the present Thesis is organized as follow: in Chapter 1 introductory- the importance of the synthesis gas in the ammonia industry as well as the role of the ammonia in the world market, are presented. In addi-tion, the main processes and raw material available for the gas synthesis generations are introduced. The steam-reforming route to ammonia is also described, detailing particularly the operating conditions and catalytic units of the reforming section. Finally, other interesting appli-cations of the steam reforming process are presented. A one-dimensional heterogeneous mathematical model es descri-bed in Chapter 2.This model is used in Chapters3, 5 and 6 to represent and analyze different relevant aspects of the primary reforming operation. The adopted reaction scheme, the corresponding kinetic expressions and the selected commercial catalyst, are presented to complete the mathema-tical reactor formulation. In addition, the experiments performed to determine some of the reactor parameters required to model the catalyst particle and the fixed bed are described. In Chapter 3, the influence of the heatflux profiles on the operation of steam reformers in analyzed. Optimal heat-flux distributions, aiming to maximize the reactor production or minimize the tube skin temperature (i.e., to extend the tube lifetime) for a given set of restrictions, are estimated. To solve these optimization problems two different one-dimensional models are used; the heterogeneous model presented in Chapter 2 and a pseu-dohomegenous model developed to reduce the computing time of the primary reformer simulation without loosing accura-cy. Due to the high heat input through the reformer tube wall and the endothermic nature of the reforming reac-tions, the catalyst tubes are exposed to significant ra-dial temperature gradient. In order to represent these local phenomena, in Chapter 4 a two-dimensional heteroge-neous model is presented. Particularly, radial profiles of methane reaction rates and effectiveness factors are stu-died in detail. The two-dimensional model is also used to compare the operation of the top- and side-fired designs; to analyze the influence of the tube diameter on the refor-mer performance; and to study the convenience of using axial and radial catalyst activity distributions to reduce simultaneously the maximum tube wall temperature and the mass pf the catalyst of higher activity. In Chapter 5, the catalyst deactivation due to sulfur poisoning one of the most frequent operating problems of industrial primary reformers- is analyzed. Next to a thorough revision of the models available in the open literature, a novel mathema-tical model for the sulfur distribution in the bulk gas phase and inside the catalyst particles along the reactor tube is presented. This model is coupled to the one-dimen-sional heterogeneous model described in Chapter 2, upda-ting the reaction rates on the deactivated catalyst as the sulfur poisoning progresses. Particularly, the effects of sulfur poisoning on the performance of the catalyst parti-cle and on the reactor operation are analyzed. In Chapter 6, the whisker carbon formation one of the most drastic problems of the industrial methane steam reforming proce-sses- in considered. The risk of carbon formation, in the bulk gas phase and inside the catalyst particle along the reactor tube, is predicted by using the one-dimensional heterogeneous model (presented in Chapter 2) and evalua-ting kinetic expressions for the carbon formation and gasification reactions. Particularly, the influence of the catalyst activity, heat duty, feed composition and inlet temperature related to the risk of carbon formation are analyzed. The kinetic model for the carbon deposition is also used to estimate optimal tube skin temperature distri-butions, aiming to maximize the rector production and ensure carbon free operating conditions; to analyze the effects of sulfur poisoning on the carbon formation; and to determine the influence of the modeling hypothesis on the prediction of the carbon deposition. Finally in Chap-ter 7, the most important conclusions extracted from the studies concerning to the present Thesis are summarized.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo / La producción de biosólidos en Chile ha aumentado significativamente en los últimos años y continuará aumentando en el futuro, debido a esto, se han buscado distintas vías de utilización de estos residuos. La aplicación de biosólidos a los suelos es el destino más viable, sin embargo, es necesario conocer cómo reaccionan los distintos suelos a su aplicación. El objetivo de este estudio fue evaluar, en un suelo tratado con biosólido, la mineralización in vitro del nitrógeno orgánico a nitrógeno amoniacal y nítrico y los cambios en el pH y la conductividad eléctrica (CE). Para ello, se incubaron muestras del suelo Serie Lonquén con tres dosis de biosólidos (equivalentes a 0-30-60 Mg/ha) obtenido desde la planta de tratamiento de aguas servidas El Trebal. La incubación fue a temperatura constante de 28±1 ºC por ocho semanas, a una humedad equivalente al 60% del contenido de agua a -33kPa, la cual se controló por pesada cada dos días. Los contenidos de nitrógeno inorgánico (N-NH4+ y N-NO3-), el pH y la CE se midieron cada siete días. Además, los elementos traza metálicos (Fe, Cu, Mn, Zn, Cr, Cd, Ni y Pb) extraíbles con DTPA se midieron al inicio y al final de la incubación. Según los resultados de la incubación, al aumentar la dosis de biosólido, el pH disminuyó y la conductividad eléctrica del suelo aumentó significativamente en los tres tratamientos. La concentración de nitrógeno inorgánico mostró tendencias contrarias: a medida que el amonio disminuía, por el proceso de nitrificación, aumentaba la concentración de nitratos. En cuanto a los elementos traza metálicos extraíbles con DTPA, hubo un aumento en la concentración de Fe y Pb, mientras que en los otros elementos su concentración disminuyó. La aplicación de biosólidos al suelo Lonquén, provocó cambios en las propiedades químicas observadas en este estudio, los que, en el caso del pH y nitrógeno pueden ser beneficiosos, aunque podrían existir problemas de lixiviación de nitratos hacia las aguas subterráneas con dosis altas de lodos. Además, el aumento en la conductividad eléctrica puede afectar la implementación de sistemas agrícolas con cultivos sensibles a la concentración de sales. Los resultados de este estudio indican que la mineralización in vitro sería una buena herramienta para avanzar en el conocimiento de las interacción suelo-biosólido en los distintos tipos de suelo existentes en el país. / The soil of Lonquén Serie was incubated with three doses of biosolid (0-30-60 Mg / ha) were applied to and incubated in vitro under controlled temperature and humidity. The objective of this study is to evaluate the mineralization of nitrogen to ammonia and nitrate forms, in parallel with changes in pH and electrical conductivity. The parameters were measured every seven days while trace metals were analyzed both at the beginning and at the end of the incubation (Fe, Cu, Mn, Zn, Cr, Cd, Ni and Pb). A reduction of the pH of soils under the three treatments were observed as the dose of sludge increased, while the electrical conductivity increased significantly during the incubation in all the treatments. The concentration of nitrogen showed an increment of nitrates in parallel with the detriment of ammonium linked with the nitrification process. Additionally, in all the treatments, an increased Fe concentration was founde while other metals concentration decreased. The application of sewage sludge to Lonquén Soils led to changes in the chemical properties studied. Although problems of nitrate leaching into groundwater with higher doses of biosolid and the increase of electrical conductivity may affect land use, the reported pH and nitrogen changes may play a role on the improvement of the soil chemical properties.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / Bajo el escenario energético actual, en donde el precio del gas natural no presenta estabilidad, y por lo tanto sus subproductos tampoco, es imprescindible realizar proyectos que tiendan a aprovechar de mejor manera las materias primas cuando este tipo de elementos están involucrados. El presente trabajo de título, se desarrolló en la Planta Prillex América de Enaex S.A. la cual es una empresa que produce nitrato de amonio en grado explosivo para la minería a partir de la reacción de amoniaco gas con ácido nítrico, este último también producido dentro de la planta. Como objetivo principal de este trabajo se propone la optimización de las condiciones de operación del circuito de evaporación de amoniaco y acondicionamiento de aire en la subplanta de nitrato de amonio 3, del complejo Prillex América. Esta optimización, lleva consigo beneficios tales como: La recuperación de parte, o la totalidad del amoniaco contenido en los drenajes de los equipos involucrados; disminución de la emisión de riles desde dicha planta, con todas las externalidades positivas que conlleva: medio ambientales; reducción en el uso y capacidad de piscinas de evaporación y estabilidad en la mantención de la temperatura del aire de prillado. Para cumplir con todos los objetivos propuestos, se dividió el trabajo en una serie de tareas: la primera tarea consistió en realizar una auditoría de las condiciones actuales de operación para cada equipo del circuito, recolectando todos los datos disponibles de los sensores e indicadores instalados en terreno y en la sala de control distribuido (sala de control, DCS) de esta tarea, se definió como base de análisis el funcionamiento del circuito en estado estacionario. La siguiente tarea consistió en realizar un diagnóstico y caracterización de los drenajes de cada uno de los equipos del circuito, pudiendo de esta forma, definir la operación normal y los episodios críticos de operación del circuito. El desarrollo de esta tarea permitió definir propuestas de optimización al sistema y la valorización de las pérdidas que ascienden a US$ 132586 por año. Se definieron gracias este diagnóstico, alternativas de operación para el circuito tendientes a reducir las descargas de agua amoniacal, y la mantención de la temperatura de aire de prillado. Del análisis de las ventajas y desventajas que estas propiciaban, se discriminó la alternativa mejor evaluada. La propuesta seleccionada, define un nuevo esquema de operación para el circuito de evaporación de amoniaco y acondicionamiento de aire en base a la integración del vaporizador de agua amoniacal (reconocido con la etiqueta E9206) operando de modo continuo, el cual reduce las pérdidas de materia prima. Esta propuesta se analizó gracias a la modelación matemática realizada en Matlab® que involucró el modelamiento de balances y propiedades fisicoquímicas de los compuestos de las corrientes de involucradas. El vaporizador de agua amoniacal, operará en régimen continuo según el análisis recibiendo un flujo de amoniaco de 293 [kg/hr] de agua amoniacal y 50823[kJ/kg] de energía, la cual será vaporizada por el calor entregado por vapor sobrecalentado a un flujo de 300 [kJ/hr] y 2771[kJ/hkg] que corresponde a la calidad del vapor disponible para este equipo. La inversión requerida para la implementación de la alternativa de operación propuesta, consiste en inversiones de capital fijo consistentes la instalación de líneas de proceso adicionales e instrumentación alcanzando un total de US$ 33.945, por lo que la recuperación de la inversión sea al tercer mes, resultando un proyecto favorable desde el punto de vista económico. A partir del presente trabajo, se concluye que es posible optimizar la operación del circuito de evaporación de amoniaco y acondicionamiento de aire, mediante una metodología flexible que permite su extrapolación a otros procesos de la planta, y cuyos resultados son favorables tanto del punto de vista operacional, pues estabiliza las condiciones de operación del circuito, como económicos, reduciendo las pérdidas de materia prima.

El aumento del consumo energético en los últimos años hace necesario el diseño de dispositivos para el almacenamiento y distribución de energía a mediana y gran escala. En este contexto las baterías recargables juegan un papel importante debido a que son dispositivos versátiles y con poco mantenimiento. Adicionalmente, con el uso de las baterías recargables se podría reducir el consumo de combustibles fósiles de manera considerable si, por ejemplo, encuentra su aplicación en vehículos eléctricos. En los últimos años, las baterías de ion litio han dominado el mercado de las baterías recargables debido a que son dispositivos que presentan elevada densidad de energía y de potencia. Sin embargo, dada la escasez de este metal y su elevado coste, el diseño de nuevas baterías basadas en litio, sobre todo a gran escala, resulta difícil y costoso. La presente tesis doctoral se centra en el diseño de nuevas baterías recargables basadas en sodio (como alternativa a las baterías basadas en litio), empleando nuevos electrolitos inorgánicos basados en amoníaco líquido. Las propiedades de estos amoniatos líquidos (elevada concentración en la sal de sodio y elevada conductividad específica), los hacen especialmente atractivos para el desarrollo de nuevas baterías de ion sodio y metal sodio. En lo que respecta a las baterías de metal sodio, se estudia el proceso de depósito y disolución de sodio metálico sobre sodio y sobre otros sustratos, prestando especial atención a la eficiencia culómbica asociada al proceso así como a la morfología y distribución de las partículas del sodio electrodepositado. En lo que refiere a las baterías de ion sodio, se estudian materiales de inserción basados en óxidos de metales de transición, analizándose cómo afecta la morfología de las partículas del electrodo de trabajo al proceso de inserción de sodio y, por consiguiente, a la capacidad específica del mismo. Finalmente, en la presente tesis doctoral se estudian dos compuestos orgánicos basados en una estructura tipo antraquinona como material activo en el electrodo positivo de la batería.

Ice rinks are highly energy-intensive commercial buildings with an average annual energy consumption of 1,000 MWh, most of it being used to cover the simultaneous heating and cooling demands. The aim of this thesis is to find the most energy efficient energy system for ice rinks by evaluating different system modifications and refrigerants. A comparative analysis of ammonia, CO2 and propane energy systems based on a representative ice rink for northern climates has been conducted. A traditional integrated ammonia ice rink consumes about 340 MWh per year to cover the thermal demands. The most promising energy efficiency measures for ammonia are using aqua ammonia as the secondary fluid and using an auxiliary heat pump to aid with covering heating demands. Thanks to these measures, energy savings of 12.9% can be achieved. A state-of-the-art trans-critical CO2 system using parallel compression consumes approximately 42.6% less energy than a conventional ammonia system, making it the most energy efficient solution for ice rinks with an SPF of 7.5. The good performance is largely linked to the possibility of operating CO2systems as direct systems, eliminating the need for indirect heat transfer and minimizing auxiliary equipment energy consumption. Propane, which has not been investigated as a refrigerant in ice rinks yet, was evaluated and compared against ammonia and CO2. A modern integrated propane system using parallel compression and an auxiliary heat pump is more energy efficient than a traditional ammonia system but requires more energy than modern ammonia or CO2 systems. Propane proved to be feasible and represents a potential alternative solution in ice rinks. Waste heat recovery is beneficial in every system and should be a key feature in ice rink energy systems. All systems use environmentally friendly refrigerants and their environmental impact is almost exclusively indirect and caused by electricity consumption. / Las pistas de hielo son edificios comerciales que consumen mucha energía, con un consumo medio anual de 1,000 MWh, la mayor parte de la cual se utiliza para cubrir las demandas simultáneas de calefacción y refrigeración. El objetivo de esta tesis es encontrar el sistema energético más eficiente para las pistas de hielo evaluando diferentes modificaciones del sistema y refrigerantes. Se ha realizado un análisis comparativo de los sistemas energéticos de amoníaco, CO2 y propano basado en una pista de hielo representativa de los climas nórdicos. Una pista de hielo de amoníaco integrada tradicional consume unos 340 MWh al año para cubrir las demandas térmicas. Las medidas de eficiencia energética más prometedoras para el amoníaco son el uso de aqua amoníaco como fluido secundario y la utilización de una bomba de calor auxiliar para ayudar a cubrir las demandas de calefacción. Gracias a estas medidas, se puede conseguir un ahorro energético del 12.9%. Un sistema de CO2 transcrítico de última generación que utiliza compresión paralela consume aproximadamente un 42.6% menos de energía que un sistema de amoníaco convencional, lo que lo convierte en la solución más eficiente desde el punto de vista energético para pistas de hielo con un SPF de 7.5. El buen rendimiento está ligado en gran medida a la posibilidad de operar los sistemas de CO2 como sistemas directos, eliminando la necesidad de transferencia indirecta de calor y minimizando el consumo de energía de los equipos auxiliares. El propano, que aún no se ha investigado como refrigerante en pistas de hielo, se evaluó y comparó con el amoníaco y el CO2. Un sistema moderno integrado de propano que utiliza compresión paralela y una bomba de calor auxiliar es más eficiente energéticamente que un sistema tradicional de amoníaco, pero requiere más energía que los sistemas modernos de amoníaco o CO2. El propano demostró ser viable y representa una posible solución alternativa en las pistas de hielo. La recuperación del calor residual es beneficiosa en todos los sistemas y debería ser una característica clave en los sistemas energéticos de las pistas de hielo. Todos los sistemas utilizan refrigerantes respetuosos con el medio ambiente y su impacto ambiental es casi exclusivamente indirecto y causado por el consumo de electricidad.

Tesis por compendio / [ES] La conversión de energía solar a productos químicos se considera una de las estrategias más viables para abordar los problemas derivados del uso masivo de combustibles fósiles y la excesiva emisión antropogénica de CO2. En catálisis asistida con luz, incluida la fotocatálisis y la catálisis fototérmica, el punto clave es el desarrollo de fotocatalizadores eficientes y robustos que puedan utilizar al máximo la energía solar y que sean lo suficientemente estables como para su comercialización. Los materiales basados en perovskitas híbridas orgánicas-inorgánicas han revolucionado el campo de la fotovoltaica en la última década, alcanzando una eficiencia de conversión de luz solar del 23%. Dado que los campos de la fotocatálisis y la fotovoltaica comparten procesos comunes, se abre la posibilidad de aplicación de estos materiales en fotocatálisis. Con el objetivo de confirmar esta posible aplicación de las perovskitas híbridas en fotocatálisis, en esta Tesis Doctoral, se han sintetizado nuevos materiales híbridos de perovskita con el objetivo de mejorar su estabilidad frente a la humedad aprovechando la gran variedad de ligandos orgánicos disponibles, que además pueden ser usados para promover modificaciones superficiales capaces de ajustar las propiedades hidrofílicas / hidrofóbicas. La actividad fotocatalítica de estos nuevos materiales de perovskita se ha estudiado en reacciones modelo para confirmar su estabilidad en las condiciones de reacción. Por otro lado, la reacción de fijación de nitrógeno fotoasistida también ha sido estudiada en detalle en esta Tesis Doctoral. Por un lado, se han sintetizado, caracterizado y testado nuevos complejos organometálicos como foto- y electrocatalizadores homogéneos para esta reacción. Estos han demostrado ser capaces de activar la molécula de dinitrógeno bajo un potencial electroquímico de reducción para formar amoníaco. Por otro lado, se han preparado nanopartículas de rutenio depositadas sobre un material de perovskita a base de titanato como fotocatalizador heterogéneo para la producción de amoniaco en flujo continuo. Además, se ha demostrado que la incorporación de metales alcalinos a este fotocatalizador puede potenciar su actividad fotocatalítica en esta reacción. Así, este material compuesto ha demostrado estar entre los fotocatalizadores más eficientes del estado del arte en la actualidad para esta reacción demostrando además una su elevada estabilidad en las condiciones de reacción. / [CA] La conversió d'energia solar en productes químics es considera una de les estratègies més viables per abordar els problemes derivats de l'ús massiu de combustibles fòssils i l'excessiva emissió antropogènica de CO2. En catàlisi assistida amb llum, inclosa la fotocatàlisi i la catàlisi fototèrmica, el punt clau és el desenvolupament de fotocatalitzadors eficients i robustos que puguen utilitzar al màxim l'energia solar i que siguen prou estables com per a la seva comercialització. Els materials basats en perovskites híbrides orgàniques-inorgàniques han revolucionat el camp de la fotovoltaica en l'última dècada, aconseguint una eficiència de conversió de llum solar del 23%. Atès que els camps de la fotocatàlisi i la fotovoltaica comparteixen processos comuns, s'obre la possibilitat d'aplicació d'aquests materials en fotocatàlisi. Amb l'objectiu de confirmar aquesta possible aplicació de les perovskites híbrides en fotocatàlisi, en aquesta tesi doctoral, s'han sintetitzat nous materials híbrids de perovskita amb l'objectiu de millorar la seva estabilitat enfront de la humitat aprofitant la gran varietat de lligands orgànics disponibles, que amés poden ser usats per a promoure modificacions superficials capaços d'ajustar les propietats hidrofíliques / hidrofòbiques. L'activitat fotocatalítica d'aquests nous materials de perovskita s'ha estudiat en reaccions model per confirmar la seva estabilitat en les condicions de reacció. D'altra banda, la reacció de fixació de nitrogen fotoassistida també ha sigut estudiada en detall en aquesta tesi doctoral. D'una banda, s'han sintetitzat, caracteritzat i testat nous complexos organometàl·lics com foto- i electrocatalitzadors homogenis per a aquesta reacció. Aquests han demostrat ser capaços d'activar la molècula de dinitrogen sota un potencial electroquímic de reducció per formar amoníac. D'altra banda, s'han preparat nanopartícules de ruteni depositades sobre un material de perovskita a força de titanat com fotocatalitzador heterogeni per a la producció d'amoníac en flux continu. A més, s'ha demostrat que la incorporació de metalls alcalins a aquest fotocatalitzador pot potenciar la seva activitat fotocatalítica en aquesta reacció. Així, aquest material compost ha demostrat estar entre els fotocatalitzadors més eficients de l'estat de l'art actualment per a aquesta reacció seva demostrant amés una elevada estabilitat en les condicions de reacció. / [EN] Solar energy to chemicals conversion is regarded to be one of the most plausible strategies addressing the issues of fossil fuel crisis and excessive anthropogenic CO2 emission. For photo-assisted catalysis, including photocatalysis and photothermal catalysis, the key point is the development of efficient and robust photocatalysts that can efficiently utilize the solar energy as well as they are stable enough that meets the requirements for commercialization. Hybrid organic-inorganic perovskites have revolutionized the photovoltaic field in the last decade, reaching a certified sunlight conversion efficiency of 20 %. Since photocatalysis and photovoltaics share common processes, the application of these materials in photocatalysis would be possible. In this Doctoral Thesis, novel hybrid perovskite materials have been synthesized with the aim to improve their stability against moisture by taking advantage large variety of the available organic ligand, which can promote surface modifications capable to adjust the hydrophilic/hydrophobic properties. Additionally, the photocatalytic activity of these novel perovskite materials has been studied in model reactions in order to confirm their stability under reaction conditions. On the other hand, the photo-assisted nitrogen fixation reaction has been also studied in detail in this Doctoral Thesis. on one hand, new organometallic complexes have been synthetized, characterized and tested as homogeneous photo and electrocatalysts for this reaction. They have been demonstrated to be able to activate dinitrogen molecule under electrochemical cathodic potentials to form ammonia. On the other hand, ruthenium nanoparticles deposited on a titanate-based perovskite material have been prepared and tested as heterogeneous photocatalyst for ammonia production in continuous flow. Moreover, it has been demonstrated that the addition of alkali metals to this photocatalyst can boost the photocatalytic activity of this reaction. Thus, this composite material has demonstrated to be among the most efficient photocatalysts in the current state-of-the art for this reaction, as well as very stable under reaction conditions. Considering the large industrial importance of N2 fixation and the mild conditions of pressure and temperature used in the present study, the results of the photo-assisted N2 hydrogenation to ammonia can have a large impact in the area. / Peng, Y. (2021). Hybrid Lead Perovskites as Photocatalysts and Materials for Photo- and Electrocatalytic N2 Reduction [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171731 / TESIS / Compendio