Nueva generación de sensores electroquímicos basados en película delgada para la medida de la concentración de co2 en conducciones de gas natural y biogás

Resumen

El desarrollo de la sociedad moderna ha venido apoyado por la explotación de bienes naturales como lo son las fuentes de energía fósil. El carbón mineral, el petróleo y el gas natural han sido protagonistas y testigos del avance industrial, económico y social en diferentes momentos de la historia. Actualmente, el gas natural es una de las fuentes de energía fósil más utilizada. Sin embargo, factores como el ser un recurso limitado, el calentamiento global o la dependencia energética han provocado el desarrollo de las energías renovables. Una de las energías renovables más interesantes es el biogás. Esta fuente de energía surge del aprovechamiento de desechos orgánicos generados habitualmente en granjas, vertederos o plantas de aguas residuales. El biogás tiene fundamentalmente una doble ventaja: el aprovechamiento del metano generado a partir la descomposición de la materia orgánica evitando su emisión a la atmosfera. El camino de estos dos gases es parejo ya que el biogás, tras un proceso de refinado, puede ser mezclado con el gas natural sin que la composición de este ´ultimo apenas se vea afectada. A pesar de ello, la monitorización y control de la calidad de ambos gases resulta imprescindible y para ello existen métodos solventes actualmente. Sin embargo, son métodos caros, no portables y que en muchos casos requieren del uso de varios sensores para cubrir todo el rango de detección. Por ello se plantea el uso de sensores capaces de medir en un amplio rango de detección (biogás y gas natural) y que estén fabricados por métodos basados en película delgada. El objetivo es mejorar las prestaciones de sensores comerciales existentes reduciendo, además, su costo. Para ello se ha desarrollado un sensor electroquímico de tipo potenciométrico basado en un electrolito de YSZ y un elemento sensible de Li2CO3. El desarrollo de este sensor plantea interesantes retos técnicos relacionados con la fabricación del electrolito de película delgada de YSZ así como el elemento sensible de Li2CO3 ya que apenas existen referencias sobre la fabricación de este tipo de materiales en forma de película delgada. Ha sido necesaria la caracterización del sensor y de los materiales utilizados utilizando técnicas de caracterización topográfica, micro estructural y electroquímica. Los resultados obtenidos han permitido obtener resultados de interés presentando comportamientos novedosos en el uso de carbonatos en el campo de los sensores electroquímicos. Este trabajo supone un primer paso en el uso de carbonatos y electrolitos de YSZ en sensores basados en película delgada para la medición de especies gaseosas