El profesor titular Juan Carlos Ruiz Morales estudi\u00f3 y se doctor\u00f3 en Qu\u00edmica en la Universidad de La Laguna. Durante una estancia posdoctoral en la Universidad de Saint Andrews (Escocia) comenz\u00f3 a especializarse en la Qu\u00edmica del Estado S\u00f3lido y, a su vuelta, se ha convertido en un cient\u00edfico de referencia en el campo del dise\u00f1o de pilas de combustible, una de las tecnolog\u00edas con m\u00e1s proyecci\u00f3n de futuro para aprovechar la energ\u00eda generada mediante fuentes renovables. En la actualidad su equipo colabora en el proyecto europeo Cell3Ditor, dotado con 2,1 millones de euros en el cual participan centros de investigaci\u00f3n, universidades y empresas de Espa\u00f1a, Dinamarca, Francia, Reino Unido, Suecia y Pa\u00edses Bajos.<\/p>\n
Tras licenciarse en Qu\u00edmica en la Universidad de La Laguna, Juan Carlos Ruiz Morales entr\u00f3 en el equipo de investigaci\u00f3n del profesor Pedro N\u00fa\u00f1ez, pionero en la investigaci\u00f3n sobre pilas de combustible de alta temperatura (pilas SOFC) en Canarias. Gracias a una beca Marie Curie, realiz\u00f3 una estancia de dos a\u00f1os en la universidad escocesa de Saint Andrews, en donde reorient\u00f3 su perfil investigador, pasando del \u00e1mbito de la Qu\u00edmica F\u00edsica al de la Qu\u00edmica Inorg\u00e1nica y, m\u00e1s concretamente, la Qu\u00edmica del Estado S\u00f3lido: el estudio de materiales compuestos inorg\u00e1nicos que se mezclan y sintetizan a una determinada temperatura para estudiar sus propiedades el\u00e9ctricas y posibles aplicaciones en dispositivos electroqu\u00edmicos como pilas, bater\u00edas o sensores, entre otros.<\/p>\n
-\u00bfEl ambiente en Saint Andrew era muy competitivo? <\/strong><\/p>\n -S\u00ed, pero me gustaba. Por ejemplo, \u00a1nada m\u00e1s entrar en la facultad, en la entrada hab\u00eda un tabl\u00f3n de anuncios enorme con los \u00faltimos art\u00edculos publicados por cada grupo, ordenados por el \u00edndice de impacto! Se compet\u00eda para ver qui\u00e9nes consegu\u00edan publicar en las revistas m\u00e1s importantes. Nada m\u00e1s que ese detalle sirve para ver el nivel de competitividad, que te obligaba a trabajar m\u00e1s o a dedicarle m\u00e1s horas en el laboratorio. No te limitan en el horario, lo que importaba eran los resultados y pod\u00edas ir por la ma\u00f1ana, por la tarde o por la noche sin ning\u00fan problema: te daban la llave maestra para acceder a toda la instalaci\u00f3n de la facultad en cualquier momento y d\u00eda de a\u00f1o. Yo iba el fin de semana o en festivos y pod\u00eda utilizar cualquier instalaci\u00f3n cient\u00edfica: te registrabas, med\u00edas, y ya est\u00e1. En cambio, aqu\u00ed est\u00e1s supeditado a un horario determinado con una carga burocracia \u201cnotable\u201d.<\/p>\n En el grupo de Saint Andrews conseguimos sacar un resultado que se public\u00f3 en Nature, la revista m\u00e1s importante junto con Science en ese campo. Eso, a parte del prestigio, te da curr\u00edculo para poder solicitar otro tipo de ayudas y proyectos.<\/p>\n Tras esa estancia, Ruiz Morales se reincorpor\u00f3 a la ULL gracias a una Beca Ram\u00f3n y Cajal, volviendo al Departamento de Qu\u00edmica Inorg\u00e1nica. Hasta lograr la titularidad en 2012, tuvo que pasar por los habituales procesos de acreditaci\u00f3n, que nos llevan a preguntarle si considera que la carrera investigadora es dura:<\/strong><\/p>\n -Lo es. Y si miras los curr\u00edculos de los Ram\u00f3n y Cajal de los \u00faltimos a\u00f1os, son curr\u00edculos de catedr\u00e1tico, con una cantidad considerable de publicaciones y de proyectos de investigaci\u00f3n. S\u00f3lo lo puedes hacer si llevas muchos a\u00f1os investigando: reci\u00e9n acabada la carrera, con dos o tres a\u00f1os de trayectoria, es bastante complicado poderla obtener. .<\/p>\n -Cuando estaba en la licenciatura, \u00bften\u00eda claro que quer\u00eda ser investigador?<\/strong><\/p>\n -Me gustaba razonar, buscar el porqu\u00e9 de las cosas. Empec\u00e9 a ver algo de investigaci\u00f3n a partir de tercero o cuarto a\u00f1o, cuando se imparten temas m\u00e1s espec\u00edficos y te ponen en contacto con los grupos que investigan. Aunque no recuerdo que hablaran mucho de resultados de investigaci\u00f3n en las asignaturas; ese conocimiento lo adquir\u00edas hablando directamente con los profesores implicados en grupos de investigaci\u00f3n.<\/p>\n -Ahora que es docente, \u00bfintenta motivar a sus alumnos hacia la investigaci\u00f3n?<\/strong><\/p>\n -Bastante. No s\u00f3lo lo que yo hago, porque quedar\u00eda muy restringido, pero todo lo que se hace por ah\u00ed afuera, sobre todo los resultados de investigaci\u00f3n que se puedan aplicar, las t\u00e9cnicas de impresi\u00f3n 3D (no s\u00f3lo las nuestras), incluso intento que alg\u00fan estudiante venga por el laboratorio en las horas de tutor\u00eda. Ahora tengo m\u00e1s posibilidades con los Trabajos Fin de Grado y Trabajos Fin de M\u00e1ster y utilizo nuestras instalaciones para, por lo menos, darles una idea de nuestra investigaci\u00f3n. Tambi\u00e9n vienen colegios e institutos, solemos dar charlas. La divulgaci\u00f3n es algo que me encanta.<\/p>\n -Y hace m\u00e1s o menos diez a\u00f1os llega a las pilas de combustible.<\/strong><\/p>\n -Exacto. Lo que hac\u00edamos era investigar en materiales que se pudieran utilizar, sobre todo la parte del \u00e1nodo, que es el polo negativo, mientras que el positivo es el c\u00e1todo. En el c\u00e1todo se suministra \u00a0ox\u00edgeno y no genera problemas porque es un material m\u00e1s o menos est\u00e1ndar. Los materiales utilizados en la parte del \u00e1nodo, que es donde circula el combustible, son los que \u00a0dan m\u00e1s juego. La pila permite combinar el hidr\u00f3geno con el ox\u00edgeno produciendo s\u00f3lo agua por lo que es ideal desde el punto de vista de la no emisi\u00f3n de contaminantes. Pero podr\u00edamos utilizar cualquier otro combustible que posea hidr\u00f3geno: metano, cualquier hidrocarburo, el diesel, el queroseno, alcoholes, etc.. Y ah\u00ed tienes que jugar con el dise\u00f1o del material de \u00e1nodo, que debe tener unas propiedades especiales para poder procesar ese combustible en la pila.<\/p>\n Es lo que aprend\u00ed fundamentalmente en Saint Andrews y se reflej\u00f3 en el trabajo que publicamos en Nature, que era el dise\u00f1o y la obtenci\u00f3n de un nuevo material, para poder trabajar directamente con hidrocarburos, controlando \u00a0la composici\u00f3n de este material a nivel nanom\u00e9trico.<\/p>\n Eso lo traslad\u00e9 aqu\u00ed cuando me reincorpor\u00e9 a la ULL, ensambl\u00e9 las t\u00e9cnicas de caracterizaci\u00f3n del rendimiento de una pila, la fabricaci\u00f3n de las celdas de medida y el an\u00e1lisis de datos por espectroscop\u00eda de impedancia compleja. Ese fue el conocimiento adquirido en otro centro que se implant\u00f3 aqu\u00ed y que, hasta ese momento, en Espa\u00f1a no hab\u00eda muchos grupos que se dedicaran a hacer ese tipo de estudios.<\/p>\n -La pila de combustible parece un m\u00e9todo muy viable para aprovechar la energ\u00eda almacenada proveniente de fuentes renovables.<\/strong><\/p>\n -Es el problema de todos los sistemas energ\u00e9ticos, sobre todo los renovables. Podemos producir energ\u00eda pero \u00bfqu\u00e9 hacemos con la energ\u00eda sobrante cuando hay un exceso? Por ejemplo, recientemente ha habido en la Pen\u00ednsula varias rachas de viento que han producido gran cantidad de energ\u00eda y no tenemos forma de almacenarla para cuando haga falta. Es la diferencia con respecto a las nucleares o termoel\u00e9ctricas basadas en los combustibles f\u00f3siles, en las cuales aumenta la potencia que se usa seg\u00fan la demanda pero que son enormemente contaminantes y peligrosas.<\/p>\n El 99% de toda la capacidad de almacenamiento de energ\u00eda suele estar basada en el bombeo de agua, que viene a ser similar a lo que se encuentra instalado en El Hierro. Tienes cinco aerogeneradores que cuando producen un exceso de energ\u00eda, la canalizan bombeando agua entre dos dep\u00f3sitos situados a diferentes alturas. Cuando hay demanda, esta agua almacenada se libera y mueve una turbina para generar corriente el\u00e9ctrica. El almacenamiento de las renovables suele basarse mayoritariamente en ese sistema.<\/p>\n Otra opci\u00f3n podr\u00edan ser las bater\u00edas de litio, sin embargo las reservas de este material son limitadas: si adapt\u00e1ramos gran parte del parque automovil\u00edstico actual (unos 1.200 millones) a motores el\u00e9ctricos con bater\u00edas de litio, acabar\u00edamos de golpe con el 40% de la reserva mundial.<\/p>\n Cuando conectas pilas de combustible en modo inverso, es decir, cuando les aplicas corriente, son capaces de hacer la ruptura del agua y generar hidr\u00f3geno (que es combustible) y ox\u00edgeno. Es decir, cualquier exceso de energ\u00eda, procedente de cualquier fuente renovable, podr\u00eda utilizarse para producir hidr\u00f3geno como fuente de almacenamiento de energ\u00eda. Y cuando tuvi\u00e9ramos picos de demanda, estas mismas pilas de combustible, en modo normal, permitir\u00eda generar otra vez la corriente el\u00e9ctrica.<\/p>\n Pero el hidr\u00f3geno tiene sus problemas: es el gas m\u00e1s ligero de la naturaleza y enseguida se dispersa en la atm\u00f3sfera. Y al almacenarlo para convertirlo en l\u00edquido tienes que presurizarlo y enfriarlo a temperaturas inferiores a menos 253 grados cent\u00edgrados. \u00a1Tienes que gastar la energ\u00eda que quieres ahorrar para convertirlo en l\u00edquido y que ocupe menos espacio!<\/p>\n -\u00bfC\u00f3mo entra ah\u00ed la impresi\u00f3n en 3D?<\/strong><\/p>\n -Si miramos la estructura de una pila de combustible, est\u00e1 la parte del electrolito, que es totalmente densa para que no se mezclen los gases, y otra porosa, la de los electrodos, por donde circulan dichos gases, el ox\u00edgeno y el hidr\u00f3geno.<\/p>\n La forma de controlar la estructura porosa es cualitativa sin ning\u00fan control de su morfolog\u00eda, generalmente se mezcla un material org\u00e1nico, que puede ser almid\u00f3n o carb\u00f3n, con nuestro material inorg\u00e1nico, y esa mezcla se calcina en un horno a 1.400 o 1.600 grados cent\u00edgrados. La parte org\u00e1nica se convierte en CO2<\/sub> y vapor de agua y nos quedan los huecos de la estructura porosa.<\/p>\n Nos interesar\u00eda poder controlar el tama\u00f1o y grosor de esos huecos, pues si controlas exactamente la estructura de esos huecos \u2013por ejemplo, determinar que sean esf\u00e9ricos y de tantos micr\u00f3metros c\u00fabicos- podr\u00edan modelizarse y estudiarse para encontrar la forma de que fueran m\u00e1s eficientes.<\/p>\n La impresora 3D permite dise\u00f1ar un modelo tridimensional e imprimirlo en cualquier material. Podemos dise\u00f1ar nuestra estructura con canales, imprimirla y despu\u00e9s quemarla. Esa es la parte de optimizaci\u00f3n m\u00e1s importante: qu\u00e9 mezcla debemos hacer para que al quemarlo, no se desmorone. El 3D te permite construir exactamente el material con la estructura que quieras dise\u00f1ada en un ordenador y testearla inmediatamente.<\/p>\n Y como es archivo 3D, se puede agrandar o empeque\u00f1ecer y copiando y pegando, en la misma bandeja puedes construir todas las piezas que necesites. Facilita la personalizaci\u00f3n del dise\u00f1o, que antes no se pod\u00eda hacer sin recurrir a empresas externas: con la impresora 3D, lo haces inmediatamente y a menor coste.<\/p>\n -\u00bfQu\u00e9 material utilizan para la pila?<\/strong><\/p>\n -Son materiales cer\u00e1micos. Hace tres a\u00f1os conseguimos un proyecto nacional R3DES que coordinamos nosotros de unos 500.000 euros, en colaboraci\u00f3n con el Instituto de Cat\u00e1lisis y Petroleoqu\u00edmica del CSIC (ICPCSIC) de Madrid, el Institut de Re\u00e7erca en Energ\u00eda de Catalunya (IREC) de Barcelona, y con la propia ULL, con un grupo de F\u00edsica y otro de Ingenier\u00eda que trabaja en biodiesel. Pues con ese proyecto, se adquiri\u00f3 la impresora cer\u00e1mica que nos permite fabricar todo tipo de piezas y han salido resultados muy interesantes.<\/p>\n -Y ahora est\u00e1n metidos en el consorcio europeo Cell3Ditor (Cost-effective and flexible 3D printed SOFC stacks for comercial applications).<\/strong><\/p>\n -De hecho, estamos metidos en varios proyectos a la vez. Se nos ha concedido una pr\u00f3rroga por un total de 400.000 euros del comentado proyecto R3DES, y que actualmente coordina el IREC.<\/p>\n La impresora cer\u00e1mica suele crear materiales porosos, por lo que no podemos obtener esa estructura densa que nos interesa. En esta pr\u00f3rroga pretendemos obtener materiales densos, con esa parte intermedia para poder separar los gases. Podemos obtener ya unas l\u00e1minas casi transparentes, trasl\u00facidas, que son los primeros resultados de ese proyecto.<\/p>\n Por otro lado, hemos pedido el proyecto europeo Cell3Ditor dentro de la convocatoria Horizonte H2020, que se consigui\u00f3 en octubre de 2015 pero empez\u00f3 en junio de 2016 y asciende a 2,1 millones de euros. Ya no se trata de construir una celda concreta delgada, densa y con unas aplicaciones concretas, sino que se orienta hacia la construcci\u00f3n de una impresora capaz de imprimir diferentes materiales al mismo tiempo en un solo bloque y un solo paso. Participan investigadores y empresarios de Espa\u00f1a, Dinamarca, Francia, Reino Unido, Suecia y Pa\u00edses Bajos.<\/p>\n Los proyectos europeos se orientan hacia la investigaci\u00f3n aplicada en la que tienen que participar empresas s\u00ed o s\u00ed. Los proyectos nacionales, en cambio, est\u00e1n m\u00e1s orientados hacia la investigaci\u00f3n b\u00e1sica. As\u00ed que ahora mismo ando metido en las dos vertientes, si bien esta todo interconectado: tenemos feedback entre los dos proyectos, que nos vale para sacar contactos, resultados, aplicaciones: el m\u00e9todo de un proyecto lo podemos aplicar en el otro, y tambi\u00e9n podemos compartir equipos.<\/p>\n -La ULL acogi\u00f3 el 19 de diciembre la segunda reuni\u00f3n del consorcio Cell3Ditor.<\/strong><\/p>\n -La primera fue en Barcelona, que es donde est\u00e1 el coordinador del proyecto, y en ella se presentaron los miembros del consorcio y se asignaron los paquetes de trabajo. Esta segunda reuni\u00f3n ya era sobre resultados concretos. Han pasado seis meses y cada equipo ha estado trabajando seg\u00fan el cronograma inicial. En el encuentro se han detallado los problemas surgidos, cu\u00e1les son los siguientes pasos, y se han tomado decisiones importantes.<\/p>\n Por ejemplo, tocaba decidir qu\u00e9 cabezales de impresi\u00f3n utilizar para el prototipo. En el marcado los hay muy baratos, de unos 1.500 euros, y otros de hasta 20.000 euros. Hab\u00eda que decidir qu\u00e9 le interesa al consorcio: si adquirir algo barato que permita fabricar un prototipo de prueba, o uno caro con el peligro de que no funcione o genere problemas no previstos inicialmente. Arriesgarse a gastar ese dinero es complicado.<\/p>\n -\u00bfQu\u00e9 parte del trabajo corresponde al equipo de la ULL?<\/strong><\/p>\n -Nosotros somos responsables de las t\u00e9cnicas de caracterizaci\u00f3n electroqu\u00edmica, dada nuestra experiencia con las pilas de combustible. En el consorcio un equipo construir\u00e1 la impresora, otro imprimir\u00e1 las estructuras y nosotros comprobaremos c\u00f3mo funcionan, su rendimiento, ver qu\u00e9 cambios habr\u00eda que hacerle al dise\u00f1o para mejorarlas. Es decir, entrar\u00edamos en el control de calidad y en las medidas electroqu\u00edmicas de estos dispositivos.<\/p>\n -\u00bfHasta cuando va a estar el proyecto vigente?<\/strong><\/p>\n -Acabar\u00e1 en 2019. Los seis meses antes de que acabe el periodo ser\u00edan la fase de demostraci\u00f3n del prototipo, a no ser que sea necesario pedir una pr\u00f3rroga porque exista un cierto retraso, que suele ser habitual, y suelen conceder unos seis meses m\u00e1s.<\/p>\n Por ejemplo, nosotros tuvimos otro proyecto europeo, el EDEN (High Energy Density Mg-Based Storage System), que era tambi\u00e9n para fabricar nanomateriales para almacenar el hidr\u00f3geno. El prototipo era ambicioso, al final tuvo el tama\u00f1o de una peque\u00f1a habitaci\u00f3n. Era un sistema en el que un stack<\/em> de pilas de combustible daba potencia para una casa media-peque\u00f1a (2 o 3 kilovatios). Al mismo tiempo, estaba integrado con un sistema de placas solares para dar energ\u00eda durante el d\u00eda. La idea es que las pilas se utilicen por la noche y durante el d\u00eda, cuando hay exceso de energ\u00eda solar, la pila se pone en modo inverso para hacer la electr\u00f3lisis del agua y generar hidr\u00f3geno que se almacena en ese material de Mg, contenido en un enorme reactor.<\/p>\n Era un ciclo cerrado de emisi\u00f3n cero de contaminaci\u00f3n y de producci\u00f3n energ\u00e9tica renovable. Tambi\u00e9n produc\u00eda calor que se aprovechaba para calentar la casa. Estuvo seis meses en Barcelona, ten\u00eda que haber acabado a finales de 2015 y estuvo hasta junio de 2016 en modo prueba.<\/p>\n -Y en todo este tipo de investigaci\u00f3n, ya sea la creaci\u00f3n de un sistema de almacenamiento o de una impresora 3D, al final siempre se llega al paso de la transferencia. \u00bfSe generan muchas patentes?<\/strong><\/p>\n -En estos proyectos europeos ya hay empresas involucradas desde el principio, por lo que casi no generas publicaciones, sino que hay acuerdos con esas compa\u00f1\u00edas para que lo que salga vaya a patentes que luego pueden ser explotadas. El consorcio tiene un comit\u00e9 administrativo con un representante de cada miembro y de las instituciones europeas, que ser\u00eda el que decidir\u00eda que se hace en t\u00e9rminos de transferencia.<\/p>\n Salvo los ERC Grants (que son proyectos a nivel individual), todo lo dem\u00e1s que est\u00e1 apoyando Europa hace \u00e9nfasis en la fabricaci\u00f3n prototipos y en que haya una gran integraci\u00f3n con las empresas; de hecho, si no hay empresas implicadas, no lo vas a conseguir. Lo que se busca es que haya compa\u00f1\u00edas de cualquier tama\u00f1o que puedan fabricar un producto final y explotarlo despu\u00e9s.<\/p>\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" El profesor titular Juan Carlos Ruiz Morales estudi\u00f3 y se doctor\u00f3 en Qu\u00edmica en la Universidad de La Laguna. 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