https://hdl.handle.net/11185/1100 2026-04-23T04:43:27Z https://hdl.handle.net/11185/5681 Aplicación de catalizadores basados en fibras a reacciones en fase gas – modelado y experimentación Sánchez, Agustina Los catalizadores fibrosos son estructuras prometedoras para aplicaciones en sistemas de reacción limitados por transferencia de calor y masa. Se propone aplicar un catalizador con estructura fibrosa a la reacción de metanación de dióxido de carbono, como reacción de prueba de naturaleza altamente exotérmica. Este sistema de reacción es de gran importancia en tecnologías Power-to-Gas, el almacenamiento de energía eléctrica excedente y aprovechamiento de fuentes renovables. Se prepararon papeles cerámicos catalíticos mediante una técnica estándar de fabricación de papel celulósico. Se estudió en laboratorio el desempeño de los catalizadores en la reacción de metanación de dióxido de carbono. Los resultados de los experimentos de reacción se replicaron empleando un modelo de reactor 1D1D, que incorpora información disponible en literatura sobre fenómenos de transporte en catalizadores fibrosos. La caída de presión y la transferencia de calor son factores limitantes que obstaculizan el desempeño de los catalizadores fibrosos. Mediante simulaciones, se exploraron alternativas para mejorar el comportamiento de transferencia de calor. Las características geométricas de los materiales se variaron para mejorar el rendimiento del reactor. Los catalizadores fibrosos con características seleccionadas se compararon con lechos empacados convencionales, utilizando parámetros de reactores a escala técnica. Los catalizadores fibrosos adecuadamente diseñados mejoran la performance del reactor, proporcionando una operación casi isotérmica y mejorando la utilización del catalizador. Permitirían el uso de reactores compactos con caídas de presión aceptables, y reducirían los costos de inversión en material activo. Los resultados abren las puertas al diseño de catalizadores fibrosos optimizados para los requerimientos de cada proceso.; Fibrous catalysts are promising structures for applications in reaction systems which are limited by mass and heat transfer. It is proposed to apply a fibrous structured catalyst to the methanation of carbon dioxide, as a test reaction of highly exothermic nature. This reaction system is of great relevance for Power-to-Gas technologies, the storage of surplus electricity, and the expliotation of renewable ressources. Catalytic ceramic papers were prepared using a standard papermaking technique for cellulosic paper. The catalysts were tested in carbon dioxide methanation, on a lab scale. The experimental results were replicated with a 1D1D model, which incorporates information available in the literature on transport phenomena in fibrous catalysts. Pressure drop and heat transfer are limiting factors that hinder the performance of the fibrous catalysts. Simulations were performed to study alternatives for improving the heat transfer behavior. The geometric characteristics of the materials were varied to improve the reactor performance. Fibrous catalysts with selected characteristics were compared to conventional packed beds of pellets, using parameters relevant on a technical scale. Adequately designed fibrous catalysts improve the reactor performance, enabling a nearly isothermal operation and improving catalyst utilization. They would enable the use of compact reactors with acceptable pressure drops, and would reduce the inversion on active material. The presented results are a basis for the design of fibrous catalysts optimized to the requirements of specific processes. Fil: Sánchez, Agustina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. 2020-10-28T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/5680 Modelos de correlación electrónica multiorbital para describir sistemas interactuantes átomo-superficie en y fuera del equilibrio Tacca, Marcos Sebastián Analizamos sistemas átomo-superficie en los que la interacción electrónica es relevante. Con ese objetivo, derivamos e implementamos una solución al modelo de Anderson extendido en la forma de Hamiltoniano iónico y bajo la aproximación de U-infinito. Los muchos orbitales atómicos considerados conducen a múltiples configuraciones electrónicas, que se consideran de forma correlacionada. La solución se encuentra en términos de funciones de Green-Keldysh adecuadas, aplicando el método de ecuaciones de movimiento y cerrando el sistema en un segundo orden en el término de interacción átomo-banda. Este enfoque permite una identificación precisa de las fluctuaciones entre configuraciones, que determinan la estructura electrónica de los sistemas estudiados. Aplicamos el modelo derivado para estudiar efectos de correlación en átomos de Co adsorbidos en diferentes superficies en situaciones de equilibrio y fuera del equilibrio. Calculamos densidades espectrales, ocupaciones orbitales y espectros de conductancia a diferentes temperaturas y niveles de energía y evaluamos la contribución de las posibles configuraciones atómicas en cada caso. Estudiamos los efectos de la estructura de bandas de la superficie en el intercambio de carga entre un átomo de hidrógeno y diferentes superficies en un proceso dinámico de colisión. La evolución temporal se resuelve utilizando un tratamiento perturbativo de segundo orden de la repulsión electrónica en el modelo de Anderson. Se implementan herramientas de posprocesamiento adecuadas para obtener los parámetros que describen los sistemas de interés y para calcular la conductancia cercana al equilibrio a partir de datos obtenidos utilizando teoría del funcional densidad.; We analyze atom-surface systems in which the electronic interaction is relevant. With that aim, we derive and implement a solution to the extended Anderson model in the ionic Hamiltonian form and under the infinite-U approximation. The many atomic orbitals lead to multiple electronic configurations, which are considered in a correlated way. The solution is found in terms of suitable Green-Keldysh functions by applying the equations of motion method, closing the system in a second order in the atom-band terms. This approach allows a precise identification of the relevant fluctuations between configurations, which determine the electronic structure of the studied systems. We apply the derived model to study correlation effects in Co atoms adsorbed on different surfaces in equilibrium and out-of-equilibrium situations. We calculate spectral densities, orbital occupations and conductance spectra at different temperatures and energy levels, and evaluate the contribution of the possible atomic configurations in each case. We study the effects of the surface band structure in the charge exchange between a hydrogen atom and different surfaces in a dynamical collision process. The time dependent evolution is solved by using a second order perturbative treatment of the electron repulsion within the Anderson model. Adequate post-processing tools are implemented to obtain the parameters that describe the systems of interest and to calculate near-equilibrium conductance from density functional theory. Fil: Tacca, Marcos Sebastián. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. 2020-10-26T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/5678 Modelado fenomenológico y diseño optimo de celdas de combustible tipo PEM de baja temperatura Schmidhalter, Ignacio La presente tesis tiene como objetivo la comprensión detallada de los fenómenos que tienen lugar dentro de una pila de combustible de membrana de electrolito de polímero de baja temperatura (PEMFC) a través del modelado fenomenológico. Mediante un enfoque analítico, se obtienen soluciones analíticas simplificadas para el flujo de gas y líquido y la composición del gas en la capa de difusión de gas (GDL) en el lado del cátodo. En adición, se desarrolla un modelo fenomenológico discretizado 1-D para el transporte de masa dentro del lado del cátodo del GDL mediante el uso de ecuaciones integrales sobre volúmenes finitos. El modelo es implementado en el Sistema de Modelado Algebraico General (GAMS). Además, se desarrolla e implementa un modelo de caracterización de la estructura porosa del GDL como una red de tubos cónicos (CTN), con todos los parámetros del modelo determinados mediante datos experimentales de Porosimetría de Intrusión de Mercurio (MIP). Luego, se desarrolla e implementa un modelo simplificado de flujo de gas y líquido para la dinámica de fluidos dentro del CTN. En adición, se desarrolla un modelo de la PEMFC completa, considerando los modelos previos del presente trabajo. Para esto, se desarrolla e integra con los modelos del ánodo y cátodo, un modelo 1-D discretizado de la membrana, considerando simultáneamente flujo de líquido por arrastre electro-osmótico y difusión. Por último, se evalúa la optimización de las variables operativas y de diseño de la PEMFC completa con el objetivo de maximizar la Energía suministrada por mol de combustible alimentado.; The objective of the present thesis is the detailed understanding of the phenomena that take place inside a low-temperature polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) by phenomenological modeling. Through an analytical approach, simplified analytical solutions are obtained for gas and liquid flow, and for gas composition in the gas diffusion layer (GDL) on the cathode side. In addition, a 1-D discretized phenomenological model is developed for mass transport within the cathode side of the GDL by using integral equations on finite volumes. The model is implemented in the General Algebraic Modeling System (GAMS). Furthermore, a characterization model of the GDL porous media as a conical tube network (CTN) is developed and implemented, with all the parameters of the model determined through experimental data from Mercury Intrusion Porosimetry (MIP). Then, a simplified gas and liquid flow model is developed and implemented for fluid dynamics within the CTN. Moreover, a model of the complete PEMFC is developed, considering the previous models of this work. Thus, a 1-D discretized model of the membrane is developed and integrated with the anode and cathode models, considering liquid flow by electro-osmotic drag and diffusion simultaneously. Finally, the optimization of the operational and design variables of the complete PEMFC is evaluated with the objective of maximizing the energy delivered per mole of fuel fed. Fil: Schmidhalter, Ignacio. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. 2020-10-30T00:00:00Z https://hdl.handle.net/11185/5673 Nuevos materiales iónicos basados en polioxometalatos con actividad frente a microorganismos patógenos Enderle, Ana Gabriela La síntesis de nuevos materiales híbridos, combinando las propiedades de los componentes orgánicos e inorgánicos, da como resultados compuestos con propiedades físicas y químicas únicas. Actualmente, en el campo de la química medicinal, se buscan nuevos materiales que tengan alta bioactividad y especificidad, y presenten seguridad y bajos riesgos para la salud. Los polioxometalatos (POMs) son oxo-clusters metálicos inorgánicos e importantes candidatos para ser usados como fármacos con actividad antiviral, antibacterial y antitumoral. Una ventaja para la formación de compuestos multifuncionales es que los POMs al tener carácter aniónico, se pueden combinar con cationes funcionales y así poseer un segundo componente reactivo en su estructura. Se espera que la derivación de los POM con socios orgánicos, incluidas las moléculas sintéticas y las bases biológicas naturales, dé lugar a un efecto sinérgico y concluya en nuevas funciones y/o propiedades biológicamente activas. Esta tesis doctoral se basa en el diseño y la síntesis de nuevos materiales iónicos a base de POMs con aplicaciones antibacterianas, antifúngicas y antivirales. Se presentará la caracterización, el análisis de algunas de sus propiedades farmacocinéticas, el comportamiento en un sistema biológico y mecanismo de acción potencial terapéutico y se plantean futuras direcciones clínicas. El acceso a materiales híbridos con una base biológica y los POMs es atractivo, ya que permite obtener compuestos con propiedades únicas e interesantes desde el punto de vista biológico.; The synthesis of novel hybrid materials, combining the properties of organic and inorganic components in one compound, results in materials with unique physical and chemical properties. Currently, medicinal chemists are looking for new hybrid materials which have high bioactivity and specificity, and present low health and safety risks. Polyoxometalates are inorganic metal oxo-clusters and important drug candidates with remarkable antiviral, antibacterial, and antitumoral activities. One key advantage of anionic polyoxometalates (POMs) is that a functional cation can easily be introduced as a second reactive component to afford multifunctional compounds. Derivatization of POMs with organic partners, including synthetic molecules and natural bio-bases, is expected to result in a synergetic effect and endow the POM hybrid with novel functions or properties. This dissertation is about the design and synthesis of novel polyoxometalate-based ionic materials towards antibacterial, antimicrobial and antitumoral applications. The characterization, analysis of their pharmacokinetics properties, mechanism of action, therapeutic potential and future clinical directions will be presented. Access to pure POM-based organic bio-based hybrid materials is particularly attractive as they can combine high-cluster loadings with unique properties that open the door to an enhanced field of biological applications. Fil: Enderle, Ana Gabriela. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. 2020-10-19T00:00:00Z