Tanto en el Perú como en otras partes del mundo, el adobe es uno de los materiales de construcción más utilizados en la construcción de viviendas en las zonas rurales debido a su bajo costo y accesibilidad. Sin embargo, las viviendas en dichos entornos son, lamentablemente, llevadas a cabo con procedimientos constructivos empíricos y erróneos; provocando, entre muchos factores, que su comportamiento térmico no sea idóneo a las bajas temperaturas que presentan dichas zonas rurales en temporadas de friaje excesivo. Sin embargo, existe un mineral denominado diatomita que abunda en numerosos yacimientos en la cercanía de la cordillera de los Andes y que posee grandes propiedades térmicas, lo que lo convierte en un gran aislante térmico capaz de suplir la falencia de los bloques de adobe convencionales originarios de la zona. Por ello, esta investigación busca evaluar el comportamiento térmico de bloques de adobe adicionados con diatomita en comparación a los convencionales con el fin de mejorar el aislamiento térmico de las viviendas rurales que usan dichos bloques como principal material de construcción mediante la reducción del coeficiente de conductividad térmica. Dicho esto, en primer lugar, se determinó tanto el lugar de estudio como las principales propiedades de los materiales extraídos de dicha zona. Posteriormente, se estimó teóricamente el porcentaje de reducción de la conductividad térmica para diferentes porcentajes de diatomita con el análisis de otras investigaciones. Luego, con los porcentajes de reducción obtenidos se procedido a calcular los coeficientes de conductividad térmica y otros parámetros para las diferentes muestras de adobe con diferentes porcentajes de diatomita (0%, 10% y 20%). Por último, los datos calculados se ingresaron al software ECOTECT junto a una data climatológica de la zona de estudio para realizar el análisis térmico y compararlos con los resultados obtenidos de los bloques de adobe originarios de la zona de estudio, lo cual nos permite verificar si la diatomita mejoró el comportamiento térmico del adobe. De este modo, se obtuvo que en la condición más adversa (día más frio del año) la muestra con 20% de diatomita tuvo una mejora de temperatura del 23.18% en comparación con el adobe empírico. / In both Peru and other parts of the world, adobe bricks are one of the most used construction materials applied in rural areas due to its low cost and great accessibility. Houses in these environments are, unfortunately, carried out with empirical and erroneous construction procedures; causing, among many factors, that its thermal behaviour is not ideal at the low temperatures that these rural areas present in seasons of excessive cold. However, there is a mineral known as diatomite, whose abundance in numerous deposits in the vicinity of the Andes mountain range is quite notorious, this mineral has great thermal properties, making it a great thermal insulator capable of filling the gap of common adobe blocks originating in the area. Therefore, this research seeks to evaluate the thermal behaviour of an adobe brick added with powdered diatomite compared to a traditional adobe brick, in order to improve the thermal insulation of homes by reducing the coefficient of thermal conductivity and improving its internal temperatures. Therefore, firstly, both the ideal study location and the main properties of the materials extracted from said area were determined. Subsequently, the percentage reduction in thermal conductivity for different percentages of diatomite was theoretically estimated with the analysis of other investigations. Then, with the reduction percentages obtained, the thermal conductivity coefficients and other parameters were calculated for the different adobe samples with different percentages of diatomite (0%, 10% and 20% diatomite). Finally, the calculated data was entered into the ECOTECT software together with a climatological data from the study area to carry out the thermal analysis and compare them with the results obtained from the empirical adobe bricks and verify if the diatomite improved the thermal behaviour of the adobe. In this way, it was obtained that in the most adverse condition (coldest day of the year) the sample with 20% diatomite had a temperature improvement of 23.18% compared to empirical adobe. / Tesis

La presente tesis aborda el estudio de materiales derivados de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) intercalados con metales alcalinos. El piceno ([5]fenaceno) ha sido descrito recientemente como un nuevo material superconductor al ser intercalado con tres equivalentes de potasio. Por ello, se describe una nueva metodología fotoquímica desarrollada para la obtención de [n]fenacenos, entre los que se encuentra el piceno. Se describe la obtención, la caracterización y la medición de las propiedades de hidrocarburos aromáticos intercalados en fase sólida con metales alcalinos, principalmente con potasio. También se incluye el estudio de especies aniónicas, derivadas de hidrocarburos aromáticos en disolución, concretamente del sistema Li-bifenilo en DME.

La presente tesis realiza la construcción de 5 prototipos de vivienda cuadradas de 1.30 m de largo y una altura de 0.65 m con bloques de adobe, los cuales tienen una dimensión de 0.30 m x 0.10 m x 0.15 m. Su respectiva cubierta se construyó con calamina el cual fue instalado en dos direcciones, asemejándose a una vivienda real de la zona de Huancarama-Apurimac. De esta manera se diseñó el tarrajeo de un mortero reemplazando caucho pulverizado en porcentajes de 10%, 20% y 30 % al agregado fino, con la finalidad de determinar el mejor desempeño de los morteros en referencia a la conductividad térmica que poseen. Así mismo, se realizó el ensayo de granulometría a las partículas de caucho para determinar el tamaño de grano a utilizar, también se elaboraron cubos de mortero de 5 cm de lado para someterlos al ensayo de resistencia a la compresión a los 7, 14 y 28 días y ver su cumplimiento con la norma ASTM-270. De los prototipos de vivienda, el primer módulo no fue tarrajeado, el segundo fue tarrajeado con un mortero tradicional al cual se le denomino mortero patrón y los módulos restantes fueron revestidos con 10%, 20% y 30 % de caucho en la composición del mortero como material reemplazante del agregado fino. Seguidamente, se dejó secar los prototipos ya revestidos por un periodo de 5 días, sin antes descuidar el proceso de curado para evitar posibles fisuras en los muros revestidos. Después de los días establecidos se colocó dos termómetros de ambiente en cada prototipo para determinar la temperatura ambiente. La lectura de data se realizó por un tiempo de 24 horas en intervalo de cada hora, para así determinar el cambio de fluctuaciones de temperatura ambiente de cada prototipo. Finalmente se realizó el análisis comparativo de las distintas temperaturas de los 5 prototipos y se determinó que el módulo que presenta mejor confort es el que tiene en su composición de mortero 30% de caucho pulverizado. Este prototipo de vivienda presentaba mejores temperaturas de ambiente en comparación con los demás, así mismo se determinó que tiene un mejor comportamiento de aislante térmico. / This thesis carries out the construction of 5 square housing prototypes 1.30 m long and 0.65 m high with adobe blocks, which have a dimension of 0.30 m x 0.10 m x 0.15 m. Its respective cover was built with calamine which was installed in two directions, resembling a real house in the Huancarama-Apurimac area. In this way, the plastering of a mortar was designed, replacing pulverized rubber in percentages of 10%, 20% and 30% to the fine aggregate, in order to determine the best performance of the mortars in reference to the thermal conductivity they possess. Likewise, the granulometry test was carried out on the rubber particles to determine the grain size to be used, mortar cubes of 5 cm on each side were also made to submit them to the compressive strength test at 7, 14 and 28 days and see its compliance with the ASTM-270 standard. Of the housing prototypes, the first module was not plastered, the second was plastered with a traditional mortar which was called pattern mortar and the remaining modules were coated with 10%, 20% and 30% rubber in the composition of the mortar. as a replacement material for fine aggregate. Subsequently, the already coated prototypes were left to dry for a period of 5 days, without first neglecting the curing process to avoid possible cracks in the coated walls. After the established days, two room thermometers were placed in each prototype to determine the room temperature. The data reading was carried out for a time of 24 hours at an interval of each hour, in order to determine the change in fluctuations in ambient temperature of each prototype. Finally, a comparative analysis of the different temperatures of the 5 prototypes was carried out and it was determined that the module that presents the best comfort is the one with 30% pulverized rubber in its mortar composition. This housing prototype had better ambient temperatures compared to the others, and it was also determined that it has a better thermal insulation behavior. / Tesis

En la actualidad, en la sierra peruana aún emplean el adobe como material para las construcciones de viviendas, ya que este material es de fácil acceso y económico. Además, una principal característica de esta zona son las bajas temperaturas en las noches de invierno. Estas condiciones y la deficiencia en la metodología que emplean para construir sus viviendas no son óptimas para alcanzar un buen confort térmico, por lo que, en un largo plazo, la salud y la calidad de vida de los habitantes podría verse perjudicada. Por esta razón, el propósito de la presente investigación es revestir los muros de adobe empleando rollos de totora con el objetivo de mejorar el confort térmico de las viviendas unifamiliares. En primer lugar, para constatar esta investigación se decidió por registrar las temperaturas de tres viviendas de adobe (cada una con bloques de diferentes dimensiones) en un intervalo de tiempo predefinido. Con los resultados obtenidos, se procederá a calcular la conductividad térmica de cada una de las viviendas con el objetivo de determinar qué caso es el más afectado. En segundo lugar, la vivienda más perjudicada será revestida interiormente con rollos de totora, ya que este material es una fibra de origen natural que brinda un beneficioso aislamiento térmico, el cual puede proporcionar un mejor confort térmico al interior de la vivienda afectada. Luego, se continuará con el cálculo de la conductividad térmica en la vivienda revestida y, posteriormente, se comparará los resultados de la vivienda sin revestimiento y con revestimiento para determinar cuánto mejoró su resistencia térmica. Finalmente, se concluyó que al aplicar un revestimiento de rollos de totora al interior de la vivienda se redujo la conductividad térmica en un 51.17% en comparación con la vivienda sin revestir. / Currently, in the Peruvian highlands they still use adobe as a material for housing construction since this material is easily accessible and inexpensive. In addition, one of the main characteristics of this area are the low temperatures on winter nights. These conditions and the deficiency in the methodology they use to build their homes are not optimal to achieve good thermal comfort, so that, in the long term, the health and quality of life of the inhabitants could be harmed. For this reason, the purpose of this research is to cover the adobe walls using reed rolls to improve the thermal comfort of single-family homes. In the first place, to verify this investigation, it was decided to record the temperatures of three adobe houses (each with blocks of different dimensions) in a predefined time interval and, with the results, the thermal conductivity of each one will be calculated. of the dwellings to determine which case is the most affected. Secondly, the most damaged home will be covered internally with reed rolls because reed is a fiber of natural origin that provides beneficial thermal insulation, which can provide better thermal comfort to the interior of the affected home. This will then continue with the calculation of the thermal conductivity in the cladded home, and then the results of the uncoated and coated home will be compared to determine how much its thermal resistance improved. Finally, it was concluded that by applying a reed roll coating to the interior of the house, the thermal conductivity was reduced by 51.17% compared to the uncoated house. / Tesis

En la presente Tesis Doctoral se centra en la síntesis de óxidos con estructura perovskita y espinela para las reacciones electroquímicas de reducción de oxígeno (ORR), evolución de oxígeno (OER) y evolución de hidrógeno (HER). Debido a que los óxidos metálicos poseen una baja conductividad eléctrica y baja área superficial que limitan sus aplicaciones catalíticas se mezclan con materiales de carbón para mitigar estas dos desventajas. Además, los materiales de carbón juegan un papel fundamental en las reacciones catalíticas favoreciéndolas debido a un efecto sinérgico con los óxidos metálicos. Los óxidos tipo perovskita LaB1-xB'xO3 (donde B es Mn o Ni y B' es Co) se sintetizaron a través de un método sol-gel. Tal como se puede observar en la formulación en este tipo de perovskitas se realiza una sustitución parcial del catión B con otro metal de transición 3d con el fin de modificar las propiedades fisicoquímicas y de este modo mejorar la actividad catalítica. Los materiales obtenidos presentan una buena actividad catalítica tanto en la ORR como en la OER. Del conjunto de materiales obtenidos se ha observado que los materiales. LaMn1-xCoxO3/ Vulcan presentan una buena actividad catalítica en la ORR, mientras que los materiales LaNi1-xCoxO3/ Vulcan tienen un mejor comportamiento en la OER. Además los materiales presentan una buena estabilidad y en el caso de la ORR una buena tolerancia al metanol. Además, con el fin de incrementar el número de sitios catalíticos en superficie se ha modificado la relación atómica de lantano y manganeso durante la síntesis y se ha obtenido materiales con una buena actividad catalítica debido al aumento de sitios catalíticos de Mn en la superficie debido a la formación de nuevas fases cristalinas catalíticamente activas. Los óxidos con estructura tipo espinela CuFe2O4 se han sintetizado mediante un método solvotermal con el fin de obtener nanopartículas para la ORR. Además, con el fin de mejorar las propiedades físicas, el óxido posteriomente se ha sometido a un tratamiento térmico a diferentes temperaturas pudiéndose observar que la temperatura afecta a la formación de nuevas fases cristalinas más activas catalíticamente y al tamaño promedio de los cristales. Por lo tanto, el tratamiento térmico es una buena forma de modificar la actividad catalítica de estos óxidos. Para el estudio de la HER se han sintetizado nanopartículas de Co3O4 mediante un método de nanocasting, y con el fin de mejorar su comportamiento catalítico se ha dopado con Cu dando lugar a la formación de las espinelas CuCo2O4. Los óxidos obtenidos se han mezclado físicamente con un carbón activado de alta área superficial que mejora la actividad catalítica de los óxidos debido a un efecto sinérgico de ambos materiales. En general, los materiales sintetizados durante la elaboración de esta Tesis Doctoral presentan un buen comportamiento catalítico para las reacciones electroquímicas comentadas y, por lo tanto, se pueden considerar como materiales alternativos para sustituir a los actuales basados en metales nobles.

Tesis por compendio / [ES] La integración de electrónica en los tejidos para obtener nuevas funcionalidades es una de las apuestas de futuro de la industria textil y de la moda. Al estar compuestos parcialmente por tejido, los textiles electrónicos proporcionan a los usuarios un mayor confort, durabilidad y ligereza que otros dispositivos, manteniendo al mismo tiempo las propiedades electrónicas. No obstante, conseguir estas nuevas funcionalidades, a un coste asequible y asegurando la flexibilidad y ligereza propias de los tejidos, sigue siendo un reto para el sector. El área de la electrónica impresa ha permitido el desarrollo de una electrónica flexible combinando métodos de impresión tradicionales con el uso de tintas electrónicas. La técnica de impresión flexográfica destaca entre las demás por ofrecer altas velocidades de fabricación, calidad y alta productividad a bajo coste. En el ámbito textil, sin embargo, su incorporación es todavía muy reciente y no hay suficientes estudios para su aplicación. En este contexto, esta tesis doctoral tiene como objetivo fundamental estudiar la novedosa aplicación de la técnica de la flexografía sobre materiales textiles. Para ello, se ha tomado como base los actuales conocimientos de la autora en el área de la electrónica impresa textil empleando la tecnología serigráfica. Con este fin, durante el desarrollo de la tesis se realiza, en primer lugar, el estudio de los parámetros necesarios para la aplicación de dicha tecnología en diferentes substratos. Del estudio se obtienen diferentes valores adecuados para la impresión mediante flexografía según si el sustrato se trata de un tejido, un no-tejido, un sustrato polimérico o un papel siliconado. En segundo lugar, se definen los protocolos que permiten la integración de tintas con características eléctricas en las telas empleando la tecnología flexográfica. Por un lado, se estudia el impacto de los parámetros estructurales de un tejido de calada en la conductividad de la tinta impresa y, por otro lado, la influencia del material de la trama en la conductividad de elementos conductores-resistivos. Para ello, se realiza una impresión controlada sobre tejidos de calada utilizando la misma tinta conductora de plata y se analizan las propiedades físicas y eléctricas de las muestras resultantes. Se concluye que, cuanto mayor sea la densidad del textil, menor es la conductividad final de la impresión, y que el algodón es el material menos recomendable para la impresión electrónica mediante la técnica de la flexografía. Finalmente, se trabaja en el objetivo de desarrollar un sistema de medición de temperatura continuo mediante impresión electrónica sobre sustratos flexibles y elásticos mediante serigrafía para su traslación a flexografía. Se consigue desarrollar con éxito un sistema robusto, de bajo consumo y confortable para los pacientes que permite la adquisición de los datos de temperatura de forma continua. / [CAT] La integració d'electrònica en els teixits per a obtenir noves funcionalitats és una de les apostes de futur de la indústria tèxtil i de la moda. A l'estar compostos parcialment per teixit, els tèxtils electrònics proporcionen als usuaris un major confort, durabilitat i lleugeresa que altres dispositius, mentre mantenen les mateixes propietats electròniques. No obstant això, aconseguir aquestes noves funcionalitats, a un cost assequible i mantenint la flexibilitat i lleugeresa pròpies dels teixits, continua sent un repte per al sector. L'àrea de l'electrònica impresa ha permès el desenvolupament d'una electrònica flexible combinant mètodes d'impressió tradicionals amb l'ús de tintes electròniques. La tècnica d'impressió flexogràfica destaca entre les altres per oferir altes velocitats de fabricació, qualitat i alta productivitat a baix cost. En l'àmbit tèxtil, no obstant això, la seua incorporació és encara molt recent i no hi ha suficients estudis per a la seua aplicació. En este context, esta tesi doctoral té com a objectiu fonamental estudiar la nova aplicació de la tècnica de la flexografia sobre materials tèxtils. Per a això, s'ha pres com a base els actuals coneixements de l'autora en l'àrea de l'electrònica impresa tèxtil emprant la tecnologia serigràfica. Amb este fi, durant el desenrotllament de la tesi es realitza, en primer lloc, l'estudi dels paràmetres necessaris per a l'aplicació de la dita tecnologia en diferents substrats. De l'estudi s'obtenen diferents valors adequats per a la impressió per mitjà de flexografia segons si el substrat es tracta d'un teixit, un no-teixit, un substrat polimèric o un paper siliconat. En segon lloc, es defineixen els protocols que permeten la integració de tintes amb característiques elèctriques en les te les emprant la tecnologia flexogràfica. D'una banda, s'estudia l'impacte dels paràmetres estructurals d'un teixit de calada en la conductivitat de la tinta impresa i, d'altra banda, la influència del material de la trama en la conductivitat d'elements conductors-resistius. Per a això, es realitza una impressió controlada sobre teixits de calada utilitzant la mateixa tinta conductora de plata i s'analitzen les propietats físiques i elèctriques de les mostres resultants. Es conclou que, quant major siga la densitat del tèxtil, menor és la conductivitat final de la impressió, i que el cotó és el material menys recomanable per a la impressió electrònica per mitjà de la tècnica de la flexografia. Finalment, es treballa en l'objectiu de desenrotllar un sistema de mesurament de temperatura continu per mitjà d'impressió electrònica sobre substrats flexibles i elàstics per mitjà de serigrafia per a la seua translació a flexografia. S'aconsegueix desenrotllar amb èxit un sistema robust, de baix consum i confortable per als pacients que permet l'adquisició de les dades de temperatura de forma contínua. / [EN] Electronics' integration into textiles to obtain new functionalities is one of the bets for the future of the textile and fashion industry. Electronic textiles provide users greater comfort, durability, and lightness than other devices as they are partially made of fabric, while maintaining the same electronic properties. However, achieving these new functionalities, maintaining the flexibility and flexibility typical of the fabrics with at affordable cost, continues to be a challenge for the sector. The area of printed electronics has allowed the development of flexible electronics by combining traditional printing methods with the use of electronic inks. The flexographic printing technique stands out among the others for offering high manufacturing speeds, quality, and high productivity at low cost. In the textile field, however, its incorporation is still very recent and there are not enough studies for its application. In this context, this doctoral thesis fundamental objective is to study the novel application of the flexography technique on textile materials. For this, the current knowledge of the author about printed textile electronics using serigraphic technology has been taken as a basis. To this end, for the development of the thesis, in the first place the study of the necessary parameters for the application of this technology in different substrates has been carried out. Different suitable values for flexographic printing have been obtained from the study regarding whether the substrate is a fabric, a non-woven, a polymeric substrate or a silicone-coated paper. Secondly, the protocols that allow the integration of electrical inks with fabrics using flexographic technology have been defined. On the one hand, the impact of the structural parameters of a woven fabric on the conductivity of the printed ink has been studied. On the other hand, also the influence of the weft material on the conductivity of conductive-resistive elements was also studied. To do this, a controlled impression has been made on woven fabrics using the same conductive silver ink. Then both physical and electrical properties of the resulting samples have been analysed. It has been concluded that the higher the density of the textile, the lower final conductivity of the print is. Also, it has been defined that cotton is the least recommended material for electronic printing when using the flexography technique. Finally, towards the objective of developing a continuous temperature measurement system by electronic printing on flexible and elastic substrates, work has been carried out using screen printing for its translation into flexography. It has been possible to successfully develop a robust, low-consumption and comfortable system for patients that allows the continuous acquisition of temperature data. / Rodes Carbonell, AM. (2022). Dispositivos electrónicos impresos sobre sustratos textiles mediante la técnica de flexografía [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/189164 / Compendio

En la comunidad de Rancha (Ayacucho), se observa un gran porcentaje de viviendas de adobe, elemento que es altamente usado debido a su bajo costo. Sin embargo, este material presenta variaciones en relación a su capacidad resistente e insuficiente aislamiento térmico, esto último se ve más afectado debido a las bajas temperatura de la zona. Además, la densidad y porcentaje de absorción no son las mismas para todos los adobes, ya que los materiales empleados difieren debido a la zona, clima, etc. La propuesta de solución es añadir fibras PET al adobe. Por ello, este trabajo tiene como objetivo, determinar el efecto de las fibras PET en la resistencia a la compresión, densidad, porcentaje de absorción y conductividad térmica del adobe. El procedimiento consiste en elaborar muestras de adobe patrón y de adobe con fibras PET (2%,4%,6%), las cuales se someterán a ensayos basados en la norma E.080 (adobe) y E.070 (albañilería). Después de realizar todos los ensayos, se determinó que el porcentaje óptimo de fibras PET es el 6%, puesto que su resistencia a la compresión en unidades aumentó en 19% y en muretes un 62%. Por otro lado, la densidad se redujo en 16.4%, el porcentaje de absorción en 12% y la conductividad térmica en 35%. Por esta razón, es que la propuesta contribuye al reciclaje de botellas PET, al progreso de las propiedades mecánicas y físicas del adobe para que su tiempo de vida se prolongue y a mejorar el confort térmico dentro de las viviendas. / In the community of Rancha (Ayacucho), there is a high percentage of adobe housing, which is widely used due to its low cost. However, this material presents variations in relation to its resistant capacity and insufficient thermal insulation, the latter being more affected due to the low temperatures of the area. In addition, the density and absorption percentage are not the same for all adobe bricks, since the materials used differ due to the area, climate, etc. The proposed solution is to add PET fibers to the adobe. Therefore, the objective of this work is to determine the effect of PET fibers on the compressive strength, density, absorption percentage and thermal conductivity of adobe. The procedure consists of preparing samples of standard adobe and adobe with PET fibers (2%, 4%, 6%), which will be tested based on the E.080 (adobe) and E.070 (masonry) standards. After performing all the tests, it was determined that the optimum percentage of PET fibers is 6%, since its compressive strength in units increased by 19% and in masonry by 62%. On the other hand, the density was reduced by 16.4%, the absorption percentage by 12% and the thermal conductivity by 35%. For this reason, the proposal contributes to the recycling of PET bottles, to the improvement of the mechanical and physical properties of adobe to extend its life span and to improve thermal comfort inside homes. / Tesis

El presente trabajo describe la síntesis y caracterización de una serie de membranas híbridas organo-inorgánicas de intercambio iónico para su uso en pilas de combustible. Las membranas se prepararon por casting a partir de dispersiones de una serie de cargas inorgánicas fenil sulfonadas en disoluciones de Nafion, por una parte y poli estiren etilen/butilen estireno (SEBS) sulfonado. Como cargas se emplearon sílica gel, SBA-15 y sepiolita, todas ellas funcionalizadas con grupos de ácido fenilsulfónico. La sepiolita y la sílica gel se funcionalizaron anclando el grupo fenilo, al sólido. Se preparó la SBA-15 mediante una reacción sol-gel. Se funcionalizó mediante dos técnicas. El primer método consistió en funcionalizar en la síntesis y el segundo en funcionalizar la SBA-15 ya preparada al igual que las otras cargas. Se llevó a cabo una sulfonación heterogénea empleando una atmósfera de SO3 como agente sulfonante. El SEBS se sulfonó en disolución utilizando sulfato de acetilo como agente sulfonante. Posteriormente se preparó una disolución con el polímero sulfonado en THF/Etanol. Para las membranas Nafion se empleó una disolución comercial al 5% en alcoholes de bajo peso molecular. Se han caracterizado en primer lugar las cargas inorgánicas mediante medida de la capacidad de intercambio iónico y análisis elemental. De esta manera se seleccionaron las cargas a incorporar en las membranas. Con las cargas definitivas se ha hecho un ensayo de adsorción isoterma de N2 con el fin de obtener la superficie específica, un análisis termogravimétrico y se utilizó el SEM para determinar el tamaño de partícula. Las membranas se han caracterizado mediante absorción de agua, capacidad de intercambio iónico, SEM, TGA, DSC, DMA, FTIR y medida de la conductividad protónica por espectroscopía de impedancia. Del análisis microestructural se determinó que la sepiolita es la carga que proporciona mejores propiedades mecánicas a las membranas debido a su menor tamaño de partícula que p / Fernández Carretero, FJ. (2009). Síntesis y caracterización de membranas híbridas organo-inorgánicas para su uso en pilas de combustible [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4325

[ES] El uso del agua en nuestra sociedad es de gran importancia. Cuando el agua se utiliza y deja de ser útil, se convierte en agua residual. Esta contiene sustancias que ponen en peligro la salud humana y los ecosistemas. Para reducir el daño ambiental existen las depuradoras que reducen los niveles de contaminación del agua. En las industrias, las depuradoras se encargan de reducir la carga contaminante del agua para su vertido en alcantarillado o al medio ambiente. La presencia de vertidos ilegales y desbordamientos en el alcantarillado suponen una amenaza para las masas de agua. Estos provocan una bajada en el rendimiento de las depuradoras. En muchos casos no es posible detectar al responsable de estos. Lo que hace que estos queden impunes violando el principio ambiental de quien contamina paga. Para solucionar este problema se propone un sistema de bajo coste para la monitorización de parámetros del agua para detectar problemas en los alcantarillados dentro de las ciudades inteligentes (Smart cities). La hipótesis de trabajo es que ante la presencia de un vertido ciertos parámetros del agua cambiarán lo suficiente como para que pueda ser detectado. Al detectarse el sitio del vertido se podrá acudir rápidamente al lugar a fin de cesar el vertido además de tomar las acciones legales pertinentes. Primero, hemos estudiado otros sistemas para monitorizar el alcantarillado Con esta información se determina los parámetros más interesantes y que pueden ser medidos con un bajo coste son temperatura, conductividad, turbidez, nivel de agua y aceite. Además, de sensores de lluvia para el alcantarillado pluvial. Para la monitorización de estos parámetros se escogen sensores comerciales de bajo coste para los parámetros de temperatura, nivel y lluvia. Para los otros parámetros se decidió desarrollar nuestros propios sensores. Para ello se utilizó sensores del tipo inductivos para la conductividad y sensores ópticos para el control de la turbidez y el aceite. Respecto a los sensores inductivos, se ha determinado que existen interferencias de los sólidos y del nivel de agua en la respuesta del sensor. Sin embargo, en el caso de los sólidos esta interferencia es pequeña en la concentración de solidos que existe en el alcantarillado, siendo esta de 0.078 V/gramo. En cambio, la cantidad de agua sí que afecta a la respuesta de la bobina de forma significativa. Respecto a la turbidez se han realizado dos prototipos diferentes. Un prototipo ha sido desarrollado para cuerpos de agua y el otro para el alcantarillado. El prototipo desarrollado para cuerpos de agua es capaz de determinar el porcentaje de algas que existen en el agua conociendo la cantidad de solidos en el agua. Para la detección del aceite hemos desarrollado otro sensor óptico. Hemos hecho pruebas a distintas alturas de agua. Viendo que éramos capaces de identificar si el aceite provenía de un motor gasolina o de un motor diésel, y en el caso de aceite usado por un motor de gasolina éramos capaces de cuantificarlo. Por último, respecto a nuestro sistema hemos analizado mediante simulaciones la utilidad de un sensor de nivel en el alcantarillado. Hemos detectado que en el caso de alcantarillado pluvial este sí que puede ser útil. Además, hemos testeado en una tubería el sensor inductivo y el de aceite con diferentes concentraciones de sal y aceite para ver su funcionamiento. El coste estimado de cada uno de los nodos sensores es de 120 €. Los sensores desarrollados pueden ser utilizados en otros ambientes. Estos trabajos son: (I) el uso de bobinas para la monitorización de la humedad del suelo, (II) el uso de sensores ópticos para detectar gasóleo B en vehículos (III) el uso de sensores y tecnología de bioabsorción en canales de riego afectados por aguas residuales y (IV) el uso del sensor de aceite en canales de riego. / [CA] The use of water in our society is of great importance. Once the water has been used, it becomes wastewater. These waters contain substances that endanger human health and ecosystems. To reduce environmental damage, there are treatment plants that treat these waters to reduce their levels of contamination. Industrial treatment plants are responsible for reducing the contaminant load of the water so that it can be discharged into the public sewer system or into the environment. The presence of illegal discharges and overflows in the sewage system pose a threat to water bodies. These discharges can cause a drop in the performance of the treatment plant, which will cause an effluent of poorer quality. In many cases, it is not possible to detect who is responsible for the spills. What makes these go unpunished violating the environmental principle of that whoever pollutes pays. To solve this problem, a low-cost system for monitoring water parameters to detect problems in sewers within the context of smart cities is proposed. Our working hypothesis is that in the presence of a discharge, the concentration of specific water parameters will change enough to be detected. When the site of the spill is detected, it will be possible to quickly go to the place in order to stop the spill in addition to taking the necessary legal actions against the person who is carrying out the spill. First, we have compiled information about other systems to monitor sewage, With this information, we have determined that the most exciting parameters that we are able to measure at a low cost are temperature, conductivity, turbidity, water and oil level. In addition, the use of rain sensors for storm sewers is included. To monitor these parameters, low-cost commercial sensors are chosen to monitor temperature, level and rainfall. For the other parameters, we decided to develop our own sensors. We decided to use inductive type sensors for conductivity and optical sensors for turbidity and oil control. Regarding the inductive sensors, we have determined that there are interferences of the solids and the water level in the response of the sensor.. However, in the case of solids, this interference is minor in the concentration of solids that exists in the sewage system (0.078 V/gram). On the other hand, the amount of water does affect the response of the coil significantly. Therefore, the sensor must be submerged. Regarding turbidity, we have made two different prototypes. One prototype has been developed for bodies of water and the other for sewage. The prototype developed for bodies of water is capable of determining the percentage of algae that exist in the water, knowing the amount of solids in the water. For oil detection, we have developed another optical sensor. We have done tests at different heights of water. Seeing that we were able to identify if the oil came from a gasoline engine or a Diesel engine, and in the case of oil used by a gasoline engine, we were able to quantify it. Finally, regarding our system, we have analyzed through simulations the usefulness of a level sensor in the sewage system. We have detected that in the case of storm sewage, this can be useful. In addition, we have tested the inductive sensor and the oil sensor in a pipe with different concentrations of salt and oil to see how they work. The estimated cost of each sensor node is 120 €. The developed sensors can be used in other environments. For this reason, we show other works carried out during the thesis period with the developed sensors. These works are: (I) The use of coils for soil moisture monitoring, (II) the use of optical sensors to detect diesel B in vehicles, (III) the use of sensors and bioabsorption technology in irrigation canals affected by wastewater, and (IV) the use of the oil sensor in irrigation channels. / [EN] L'ús de l'aigua a la nostra societat és de gran importància. Un cop l'aigua s'ha utilitzat i deixa de ser útil per a l'activitat, aquesta es converteix en aigües residuals. Aquestes aigües contenen substàncies que posen en perill la salut humana i dels ecosistemes. Per reduir el danys mediambientals existeixen les depuradores que tracten aquestes aigües per reduir contaminació la seua carrega contaminants.. Les depuradores industrials s'encarreguen de reduir la càrrega contaminant de l'aigua perquè es pugui abocar al clavegueram públic o al medi ambient. La presència d'abocaments d'aigua il·legals i els desbordaments al clavegueram suposen una amenaça per a les masses d'aigua. Aquests abocaments poden provocar una baixada en el rendiment de la depuradora. En molts casos no és possible detectar el responsable dels abocaments. Això fa que aquests queden impunes violant el principi ambiental de qui contamina paga. Per solucionar aquest problema es proposa un sistema de baix cost per a la monitorització de l'aigua per detectar problemes als claveguerams en les ciutats intel·ligents (Smart cities). La hipòtesi de treball consisteix que davant la presència d'un abocament la concentració de certs paràmetres de l'aigua canviarà lo suficient perquè es pugui detectar. En detectar-se el lloc de l'abocament es podrà acudir ràpidament al lloc per cessar l'abocament a més de prendre les accions legals que siguin necessàries contra la persona que està realitzat l'abocament. Primer, hem estudiat altres sistemes per monitoritzar el clavegueram. Amb aquesta informació s'ha determinat que els paràmetres més interessants i que poden ser mesurats amb un baix cost són temperatura, conductivitat, terbolesa, nivell d'aigua i oli. A més, l'ús de sensors de pluja per al clavegueram de pluvials. Per monitoritzar aquests paràmetres s'escullen sensors comercials de baix cost per ala temperatura, el nivell i la pluja. Per als altres paràmetres, es decideix desenvolupar els nostres propis sensors. Decidim utilitzar sensors del tipus inductius per a la conductivitat i sensors òptics per al control de la terbolesa i l'oli. Pel que fa als sensors inductius, s'ha determinat que hi ha interferències dels sòlids i del nivell d'aigua en la resposta del sensor. No obstant això, en el cas dels sòlids aquesta interferència és petita en la concentració de sòlids que hi ha al clavegueram, aquesta és de 0.078 V/gram. En canvi, la quantitat d'aigua sí que afecta la resposta de la bobina de manera significativa. Pel que fa a la terbolesa s'han realitzat dos prototips diferents. Un prototip ha estat desenvolupat per a cossos d'aigua i l'altre per al clavegueram. El prototip desenvolupat per a cossos d'aigua és capaç de determinar el percentatge d'algues que hi ha a l'aigua coneixent la quantitat de sòlids a l'aigua. Per detectar l'oli hem desenvolupat un altre sensor òptic. Hem fet proves a diferents alçades d'aigua. Veient que érem capaços d'identificar si l'oli provenia d'un motor benzina o d'un motor dièsel, i en el cas d'oli usat per un motor de benzina érem capaços de quantificar-lo. Finalment, respecte al nostre sistema hem analitzat mitjançant simulacions la utilitat d'un sensor de nivell al clavegueram. Hem detectat que en el cas de clavegueram pluvial aquest sí que pot ser útil. A més, hem testejat en una canonada el sensor inductiu i el d'oli amb diferents concentracions de sal i oli per veure'n el funcionament. El cost estimat de cadascun dels nodes sensors és de 120 €. Els sensors desenvolupats poden ser utilitzats en altres ambients.. Aquests treballs són: (I) L'ús de bobines per a la monitorització de la humitat del sòl, (II) l'ús de sensors òptics per detectar gasoil B (sota impostos) en vehicles no autoritzats, (III) l'ús de sensors i tecnologia de bioabsorció en canals de reg afectats per aigües residuals, (IV) l'ús del sensor d'oli a canals de reg. / Rocher Morant, J. (2023). Study and Design of a Sensor System for the Detection of Illicit Discharges in Sewers and Water Bodies [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192823

Tesis por compendio / [ES] El desarrollo de membranas poliméricas capaces de actuar como electrolito en pilas de combustible tipo PEMFC a temperaturas intermedias constituye uno de los principales retos para conseguir la generación eficiente de energía por medio de estos dispositivos. Actualmente, las membranas basadas en polímeros perfluorosulfonados como el Nafion® son las más extendidas en pilas de combustible, ya que presentan una buena conductividad protónica además de ser estables mecánica y químicamente. Sin embargo, este tipo de membranas no son capaces de ofrecer buenos rendimientos por encima de 80 ¿C. En este sentido, el objetivo fundamental de esta tesis ha sido la síntesis y caracterización de membranas poliméricas que permitan su potencial utilización en el rango de temperaturas intermedias, por encima de 100 ¿C, donde la cinética de los electrodos y el transporte de protones a través de la membrana mejoran considerablemente, aumentando con ello el rendimiento de la celda. La investigación llevada a cabo se ha centrado en dos tipos de polímeros: poli(eter-eter-cetona) sulfonada (SPEEK) y polibencimidazol (PBI). Las membranas basadas en SPEEK ofrecen una elevada conductividad protónica y una buena estabilidad tanto mecánica como química. Si bien, estas propiedades dependen drásticamente de su grado de sulfonación. Así, altos grados de sulfonación resultan en muy buenas conductividades protónicas, aunque por el contrario, originan un excesivo hinchamiento de las membranas provocando un empeoramiento de sus propiedades mecánicas. Además, cuando la temperatura supera los 80 ¿C su conductividad disminuye debido a la deshidratación de la membrana. La estrategia seguida en este caso para mantener las propiedades mecánicas y la conductividad de las membranas basadas en SPEEK a temperaturas intermedias ha consistido en utilizar un polímero con un índice de intercambio catiónico no excesivamente alto (1.75 meq g-1), el cual ha sido dopado con dos tipos de compuestos organometálicos diferentes de tipo ZIF (Zeolitic Imidazolate Framework ) y con una mezcla de ambos. Este tipo de compuestos constituyen una subclase de los conocidos como Metal Organic Framework (MOF), los cuales adoptan una estructura tipo zeolita donde la parte orgánica está constituida por un anillo de imidazol y el nodo inorgánico es un metal. En este caso Zinc para el Z8 y Cobalto para el Z67. Las membranas compuestas SPEEK-ZIF mejoraron claramente las prestaciones de las de SPEEK puro a temperaturas intermedias. En base a los resultados anteriores, se seleccionaron las membranas dopadas con ZIF-67 para su evaluación en monocelda donde ofrecieron valores superiores a los de las membranas de SPEEK puro sin la adición de cargas y a los obtenidos con membranas de Nafion®117 a temperaturas superiores a 100 °C. En el caso de las membranas en base PBI, estas han sido capaces de ofrecer valores elevados de conductividad a altas temperaturas cuando eran dopadas con ácido fosfórico. Sin embargo, la pérdida del ácido por parte de la membrana (leaching) con el tiempo de operación y la degradación que este ácido provoca en los componentes de la celda, hacen que sea necesaria la utilización de otros agentes dopantes no volátiles y menos agresivos capaces de aportar al polímero la conductividad de la que carece. Los líquidos iónicos son sales fundidas a temperatura ambiente que poseen presiones de vapor despreciables y ofrecen buenas conductividades a temperaturas elevadas. En esta tesis, se prepararon por el método de casting, membranas de PBI conteniendo el líquido iónico 1-butil-3-metil imidazolio bis(trifluorometil sulfonil) imida (BMIM-NTf2) en diferentes porcentajes. Estas membranas alcanzaron a partir de un 10 % wt. de líquido iónico un valor de conductividad del orden de 10-2 S cm-1 a 160 ¿C. Señalando su potencial como electrolito polimérico basado en PBI libre de ácido fosfórico. / [CA] El desenvolupament de membranes polimèriques vàlides per a actuar com a electròlit en piles de combustible tipus PEMFC a temperatures intermèdies. Constitueix un dels reptes principals per aconseguir la generació eficient d'energia amb aquests dispositius. Actualment, les membranes basades en polímers perfluorosulfonats com el Nafion® són les més utilitzades en piles de combustible, ja que presenten una bona conductivitat protònica a més de tindre una bona estabilitat química i mecànica. Tot i això, aquest tipus de membranes no oferixen bons rendiments a temperaturas superiors a 80 ¿C. En aquest sentit, l'objectiu fonamental d'aquesta tesi ha segut la síntesi i caracterització de membranes polimèriques amb les característiques adequades per poder treballar a temperatures intermèdies, per damunt de 100 ¿C. En aquestes condicions la cinètica dels elèctrodes i el transport de protons a través de la membrana milloren considerablement augmentant amb això el rendiment de la cel·la. La investigació duta a terme s'ha centrat en dos tipus de polímers: poli(eter-eter-cetona) sulfonada (SPEEK) i polibencimidazol (PBI). Les membranes basades en SPEEK ofereixen una elevada conductivitat protònica i una bona estabilitat tant mecànica com a química. No obstant això, aquestes caracteristiques depenen dràsticament del seu grau de sulfonació. Així, alts graus de sulfonació resulten en molt bones conductivitats protòniques. Encara que per contra, originen un excessiu unflament de les membranes en aigua calenta provocant un empitjorament de les seves propietats mecàniques. A més, quan la temperatura supera els 80 ¿C la seva conductivitat baixa a causa de la deshidratació de la membrana. L'estratègia seguida en aquest cas per mantenir les propietats mecàniques i la conductivitat de les membranes basades en SPEEK a temperatures intermèdies. Ha segut partir d'un polímer amb un índex d'intercanvi catiònic no gaire alt (1.75 meq g-1). El qual ha segut dopat amb dos tipus de compostos órganometàl.lics diferents de tipus ZIF (Zeolitic Imidazolate Framework) (ZIF) i amb una barreja de tots dos. Aquest tipus de compostos constitueixen una subclasse dels coneguts com a Metal Organic Framework (MOF). Els quals adopten una estructura tipus zeolita on la part orgànica està constituïda per un anell d'imidazol i el node inorgànic és el metall. En aquest cas Zinc per al Z8 i Cobalt per al Z67. Les membranes compostes SPEEK-ZIF van millorar clarament les prestacions de les de SPEEK pur a temperatures intermèdies. En base als resultats anteriors es van seleccionar les membranes dopades amb ZIF-67 per a la seva avaluació en monocel·la on van oferir valors superiors als de les membranes de SPEEK pur sense l'addició de càrregues i als obtinguts amb membranes de Nafion®117 en les mateixes condicions a temperatures superiors a 100 °C. En el cas de les membranes en base PBI, aquestes han oferit valors elevats de conductivitat a altes temperatures, quan han segut dopades amb àcid fosfòric. Tot i això, la pèrdua de l'àcid per part de la membrana (leaching) amb el temps d'operació i la degradació que aquest àcid provoca en els components de la cel·la, fan que siga necessària la utilització d'altres agents dopants no volàtils i menys agressius capaços d'aportar al polímer conductivitat iònica. Els líquids iònics són sals foses a temperatura ambient que tenen pressions de vapor molt febles i ofereixen bones conductivitats a temperatures elevades. En aquesta tesi es van preparar pel mètode de càsting, membranes de PBI contenint el líquid iònic 1-butil-3-metil imidazoli bis(trifluorometil sulfonil) imida (BMIM-NTf2) en diferents percentatges. Aquestes membranes van assolir a partir d'un 10% wt. de líquid iònic un valor de conductivitat de l'ordre de 10-2 S cm-1 a 160 ¿C. Assenyalant el seu potencial com a electròlit polimèric basat en PBI lliure d'àcid fosfòric. / [EN] The development of polymeric membranes capable of acting as an electrolyte in a proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) at intermediate temperatures. It constitutes one of the main challenges to achieve efficient energy generation through these kinds of devices. Currently, membranes based on perfluorosulfonated polymers such as Nafion® are the most widespread in fuel cells, since they have good proton conductivity as well as being mechanically and chemically stable. However, these types of membranes are not capable of offering good performance above 80 ¿C. In this sense, the main objective of this thesis has been the synthesis and characterization of polymeric membranes with potential use in the range of intermediate temperatures, above 100 ¿C, where the kinetics of the electrodes and the transport of protons through of the membrane and the performance of the cell are greatly improved. The research carried out has focused on two types of polymers: sulfonated poly(ether-ether-ketone) (SPEEK) and polybenzimidazole (PBI). SPEEK-based membranes offer high proton conductivity and good mechanical and chemical stability. However, their properties depend dramatically on its degree of sulfonation. Thus, high degrees of sulfonation result in excellent proton conductivities. On the other hand, the large amount of sulphonic groups in the membrane cause an excessive swelling in hot water, leading to a worsening of their mechanical properties, even reaching its dissolution. Furthermore, as also happens with perfluorosulfonated membranes, when the temperature is increased above 80 ¿C their proton conductivity decreases due to membrane dehydration. Focused on maintain the mechanical properties and conductivity of SPEEK-based membranes at intermediate temperatures. Membranes have been prepared from a polymer with a not excessively high cation exchange rate (1.75 meq g-1). Which has been doped with two different ZIF-type (Zeolitic Imidazolate Framework) organometallic compounds and with a mixture of both. This type of compounds constitutes a subclass of those known as Metal Organic Framework (MOF). Which adopt a zeolite-type structure where the organic part is made up of an imidazole ring and the inorganic node is the metal. In this case Zinc for Z8 and Cobalt for Z67. SPEEK-ZIF. Composite membranes clearly improved the performance of pure SPEEK membranes at intermediate tempe-ratures. Based on the previous results, the membranes doped with ZIF-67 were selected for their evaluation in a single fuel cell, where they offered higher values than those of the pure SPEEK membranes without the addition of fillers and those obtained with membranes of Nafion®117 under the same conditions at temperatures above 100 °C. PBI based membranes, have been capable of offering high conductivity values at high temperatures, when they have been doped with phosphoric acid. However, the loss of acid by the membrane (leaching) with the operation time and the degradation that this acid causes in the cell components. In this sense, it is necessary to explore the use of other non-volatile and less aggressive doping agents capable of providing ionic conductivity to the polymer. Ionic liquids are molten salts at room temperature that have negligible vapor pressures and offer good conductivities at elevated temperatures. In this thesis, PBI membranes containing the ionic liquid 1-butyl-3-methyl imidazolium bis(trifluoromethyl sulfonyl)imide (BMIM-NTf2) at different percentages were prepared by the casting method. These membranes containing 10 wt.% of ionic liquid reached a conductivity value in the range of 10-2 S cm-1 at 160 ¿C. Noting its potential as a phosphoric acid-free PBI-based polymeric electrolyte. / This work was sponsored by the Ministerio de Economia y Competitividad (MINECO) under the project ENE/2015-69203-R. The authors acknowledge the Electron Microscopy Service from Universitat Politècnica de València for the use of instruments and staff assistance. / Barjola Ruiz, A. (2023). Membranas poliméricas de intercambio iónico con aplicación en pilas de combustible de temperatura intermedia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193081 / Compendio