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Research groups
  Electroquímica aplicada y electrocatálisis

General data

Field of study:
Experimental Sciences
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Annual reports

Annual report
  • Diseño de nuevos reactores electroquímicos y de la Ingeniería de los procesos.
    Se estudian todos los aspectos relacionadas con el diseño y caracterización de un reactor electroquímico: aspectos hidrodinámicos, energéticos y de distribución de corriente especialmente en la geometría de reactor filtro-prensa tanto desde un punto de vista experimental como en la modelización del sistema mediante programas de cálculo basados en elementos finitos y diferencias finitas (Femlab). Esta modelización se puede extender a otras geometrías y sistemas (reactor de cátodo rotatorio, electrodos tridimensionales)
  • Síntesis, caracterización y comportamiento electroquímico de nanopartículas. Electrocatálisis.
    La investigación se centra en el estudio de la relación existente entre composición y estructura superficiales de nanopartículas de metales simples y aleaciones y su actividad electrocatalítica. Las reacciones en estudio son la oxidación de pequeñas moléculas C1 susceptibles de ser empleadas en una pila de combustible orgánico/aire y la oxidación de hidrógeno conteniendo pequeñas proporciones de CO como combustible empleado en la pila hidrógeno/aire. Se estudian también diferentes métodos de síntesis y fabricación de nanopartículas que pueden ser eficientes catalizadores para diversos procesos de síntesis y/o destrucción de materiales orgánicos por vía electroquímica.
  • Sonoelectroquímica y electrocatálisis
    Se estudia la influencia de un campo de ultrasonidos en los procesos electródicos, con especial relevancia al efecto de la cavitación y los efectos derivados de ella (generación de radicales, activación de la superficie electródica, aumento del transporte de materia). Se estudia también su posible aplicación a la preparación y caracterización de superficies, tratamiento de aguas residuales, especialmente con compuestos de baja biodegradabilidad.
  • Síntesis electroquímica (productos orgánicos e inorgánicos)
    Nuestro grupo tiene una amplia experiencia en el desarrollo de procesos de síntesis de productos orgánicos e inorgánicos mediante el uso de la electroquímica. Destacan importantes aplicaciones en el campo de la síntesis de productos farmacéuticos y en el campo de la Química Fina. Como ejemplos destacables se puede citar la sustitución de procesos de reducción convencionales que utilizan reductores como cinc y estaño por métodos de reducción electroquímicos sobre cátodos adecuados que evitan la presencia de contaminantes en las aguas residuales. También tenemos experiencia en la síntesis electroquímica de oxidantes tales como el hipoclorito, el ácido crómico, sales de Ce (IV) o Fe(III) que pueden ser empleados para la síntesis de productos orgánicos o para la destrucción de estos. Además los procesos suelen presentan costes económicos más reducidos y evitan la necesidad de mantener stocks de reactivos.
  • Tratamiento de aguas residuales por métodos electroquímicos
    Estamos especializados en la destrucción de contaminantes orgánicos en aguas residuales mediante el uso de procesos basados en la oxidación anódica que son muy eficientes en la degradación total o parcial de productos tóxicos no biodegradables en sectores como el textil donde se emplean colorantes y es necesario disminuir las cargas de DQO y COT en las aguas residuales generadas. Hemos iniciado una línea de fabricación de electrodos de difusión de gas que tienen una gran aplicación en la destrucción de productos orgánicos. Asimismo, disponemos de infraestructura para llevar a cabo procesos de electrocoagulación que permiten separar sustancias orgánicas desde aguas residuales mediante el uso de corriente eléctrica y sin necesidad de aditivos. Otra línea de investigación es el uso de electrodialisis que permite la desalinización de aguas salobres y la purificación de productos orgánicos valiosos que contengan sales, además de la posibilidad de reutilizar el agua. En el campo galvánico trabajamos en la recuperación y/o eliminación de metales pesados y metales preciosos desde aguas residuales procedentes de sectores como el galvánico. Por último, estamos iniciando una línea de investigación relacionada con la electroremediación de suelos cuyo objetivo es la destrucción de tóxicos o la eliminación de metales pesados mediante el uso de corriente eléctrica en suelos contaminados.
  • Aplicación de la energía solar fotovoltaica en procesos electroquímicos.
    Se estudia el comportamiento de procesos electroquímicos alimentados con la energía procedente de paneles fotovoltaicos, en forma directa panel-reactor electroquímico o en forma indirecta panel-acumuladores-reactor electroquímico. Se está estudiando el proceso de desalinización de aguas salobres por electrodiálisis y modelizando el sistema para su mejor optimización. En un futuro se pretende estudiar la síntesis de hidrógeno como vector energético alimentado el reactor electroquímico con energía solar.
  • Sistemas de generación y acumulación de energía eléctrica.
    Investigamos y desarrollamos sistemas de generación de energía eléctrica basados en el uso de las pilas de combustible de electrolito sólido polimérico en los que desarrollamos los electracatalizadores (sistemas electródicos que contienen materiales nanoparticulados que actúan como materiales electrocatalíticos), además de la construcción de los stacks necesarios para probar los combustibles adecuados en cada aplicación. En el campo de la acumulación de energía eléctrica, nuestro grupo de investigación tiene una amplia experiencia en el diseño y fabricación de los sistemas denominados acumuladores de flujo redox. Ya en los años 90 se desarrolló un sistema de acumulación Fe-Cr de 2 kW de potencia y una capacidad energética de 20 kWh. Esta experiencia acumulada nos ha hecho desarrollar otro tipo de acumulador redox de flujo denominado todo-hierro, donde el par redox que interviene es Fe<sup>3+</sup>/Fe<sup>2+</sup> y Fe/Fe<sup>2+</sup>. De forma general, investigamos y desarrollamos los distintos elementos que forman el sistema de acumulación de energía eléctrica, desde la concepción de los procesos redox hasta la construcción de los prototipos piloto. Además disponemos de la capacidad para acoplar las energías renovables como la fotovoltaica con los sistemas de acumulación.
  • Sensores y Biosensores Electroquímicos
    La línea de investigación en Sensores y Biosensores Electroquímicos del grupo de Electroquímica Aplicada y Electrocatálisis se centra en: (i) el uso y desarrollo de (bio)sensores electroquímicos para la determinación de analitos, biomarcadores y especies radicalarias oxigenadas y nitrogenadas en sistemas complejos con relevancia en el campo biomédico, medio ambiente y alimentario. (ii) la utilización de plataformas serigrafiadas basadas en materiales de carbono y el desarrollo de nuevas tintas catalíticas basadas en materiales de carbono y sus aplicaciones en electroanálisis, además del estudio en la miniaturización de los dispositivos electroquímicos. (iii) la adsorción e inmovilización de biomoléculas y proteínas (proteínas redox y enzimas) sobre materiales de carbono nanoporosos y sus aplicaciones en sensores electroquímicos, en biosensores y en la bioelectrosíntesis. (iv) el desarrollo de nuevas metodologías electroquímicas para la detección de modificaciones epigenéticas en ADN, particularmente, metilación en residuos de guanina y citosina y las aplicaciones relacionadas con la detección y cuantificación del grado de metilación en ADN y su correlación con enfermedades tales como el cáncer y diversas disfunciones.
  • Bioelectroquímica de Biomacromoléculas
    La línea de investigación de Bioelectroquímica de Macromoléculas del grupo de Electroquímica Aplicada y Electrocatálisis se centra en: (i) la modificación (nitración, cloración yodación en residuos de aminoácidos de tirosina y triptófano) electroquímica de proteínas junto con estudios funcionales y estructurales de las proteínas modificadas y su relación con el estrés oxidativo y otras enfermedades. Aplicaciones en radiomarcaje y síntesis de nuevas proteínas modelo para estudios biomédicos. (ii) la transferencia electrónica de proteínas redox en proteínas de membrana. Uso de citocromos c. (iii) la metabolómica de sistemas biológicos mediante el uso de RMN, de la espectrometría de masas o de sistemas cromatográficos convencionales. Además trabajamos en la exploración de biomarcadores y compuestos químicos significativamente relevantes en el desarrollo celular en sistemas biológicos. (iv) la utilización de medios exóticos, como por ejemplo los líquidos iónicos, en procesos de electrosíntesis y electroanálisis de moléculas y biomoléculas de interés con aplicaciones en biomedicina. Utilización de macromoléculas híbridas formadas por grupos benzo- y antra-quinónicos.

 

 

Abilities

Síntesis, caracterización y comportamiento electroquímico de nanopartículas. Electrocatálisis. Estudio de la relación existente entre composición y estructura superficiales de nanopartículas de metales simples y aleaciones y su actividad electrocatalítica. Se estudian también diferentes métodos de síntesis y fabricación de nanopartículas. Sistemas de acumulación y generación de energía eléctrica Experiencia en el diseño, caracterización y funcionamiento de acumuladores redox y semiredox para la acumulación de energía eléctrica. Diseño y utilización de pilas de combustible con catalizadores nanoparticulados. Bioelectroquímica de Biomacromoléculas Estudio de los procesos de transferencia electrónica en proteínas redox y biomoléculas en general. Uso de materiales carbonosos con diferentes propiedades texturales y estructurales para llevar a cabo la inmovilización/adsorción de proteínas Sensores y Biosensores Electroquímicos Estudio de los cambios metabolómicos en sistemas biológicos (medios de cultivo celular o muestras clínicas, ADN y proteínas en fluidos biológicos) sometidos a estrés oxidativo. Diseño y desarrollo de sensores y biosensores electroquímicos. Miniaturización y multianálisis de dispositivos electroquímicos desechables. Síntesis electroquímica (productos orgánicos e inorgánicos) Amplia experiencia en el desarrollo de procesos de síntesis electroquímica de productos orgánicos e inorgánicos. Aplicaciones en el campo de la síntesis de productos farmacéuticos y de la Química Fina Diseño de reactores electroquímicos Se estudian todos los aspectos relacionadas con el diseño y caracterización de un reactor electroquímico tipo filtro-prensa. El diseño y modelización se puede extender a otras geometrías y sistemas (reactor de cátodo rotatorio, electrodos tridimensionales) Tratamiento de aguas residuales por métodos electroquímicos Destrucción o eliminación de materia orgánica por oxidación anódica o electrocoagulación. Eliminación o recuperación de metales por electrocoagulación o electrodeposición. Desalinización por electrodiálisis de aguas salobres y de productos orgánicos. Electro-remediación de suelos para destruir tóxicos o eliminar metales pesados. Aplicación de la energía solar fotovoltaica en procesos electroquímicos Acoplamiento directo de reactores electroquímicos con paneles fotovoltaicos. Ello permite utilizar sistemas electroquímicos en lugares remotos donde no existe red eléctrica o minimizar los costes de energía eléctrica. Estas agrupaciones son particularmente útiles en los procesos electroquímicos de desalación o de destrucción de materia orgánica.

 

 

Results

18 patentes de las cuales cuatro internacionales sobre síntesis electroquímica, desalinización y fabricación de DSA. Fabricación de electrocatalizadores soportados y de nanoparticulas de metales y aleaciones. Escalado de procesos desde el laboratorio a la Industria Poseemos instalaciones y experiencia en el diseño de procesos electroquímicos en áreas como la síntesis de productos químicos y el tratamiento de aguas residuales, que nos permiten llegar a transferir los resultados obtenidos a los sectores industriales interesados. Todo ello gracias a nuestras plantas a escala laboratorio, piloto y demostrativo-industrial que junto con nuestras instalaciones analíticas y nuestro experimentado equipo humano nos permiten ofrecer soluciones reales a los problemas que se nos planteen y que puedan tener una solución electroquímica. Se han desarrollado síntesis en las que se han obtenido de 400 kg a 14.000 kg de productos farmacéuticos.

 

 

Available relevant infrastructure

ESCALA LABORATORIO: Pontenciostatos, y diversos sistemas electroquímicos. Reactores tipo filtro-prensa, sonoreactores Plantas piloto para síntesis electroquímica orgánica e inorgánica (procesan lotes de 20 Litros). Plantas piloto de electrodialisis que permiten llevar a cabo lotes de 20 litros). Plantas piloto para el tratamiento de aguas residuales por oxidación anódica directa o indirecta ESCALA PRE-INDUSTRIAL: Disponemos de una planta piloto pre-industrial totalmente equipada que dispone de reactores electroquímicos tipo filtro-prensa y electrodializadores y que nos permiten realizar lotes de procesado de hasta 600 Litros. Disponemos de un electrocoagulador que permite procesar hasta 100 Litros/hora en continuo.

 

 

RELEVANT CONTRIBUTIONS TO RESEARCH PROJECTS
  • Project title: Contrato Predoctorales para la formación de Doctores
    Competitive: Yes
    European: No
    Public: Yes
    Project sponsors: MINISTERIO DE ECONOMIA Y EMPRESA
    Starting date: 01/07/2018
    Termination date: 30/06/2022
  • Project title: Acumulador de flujo redox de energía eléctrica con Hidrógeno como vector del proceso
    Competitive: Yes
    European: No
    Public: Yes
    Project sponsors: GENERALITAT VALENCIANA
    Starting date: 24/11/2017
    Termination date: 30/09/2020
  • Project title: Estructura interfacial y reactividad electroquímica
    Competitive: Yes
    European: No
    Public: Yes
    Project sponsors: MINISTERIO DE ECONOMIA Y EMPRESA
    Starting date: 30/12/2016
    Termination date: 29/12/2019
  • Project title: Preparación y Caracterización de Materiales y Electrodos para Electroreducción de CO2.
    Competitive: Yes
    European: No
    Public: Yes
    Project sponsors: MINISTERIO DE ECONOMIA Y EMPRESA
    Starting date: 30/12/2016
    Termination date: 29/12/2019
  • Project title: Ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores.
    Competitive: Yes
    European: No
    Public: Yes
    Project sponsors: MINISTERIO DE ECONOMIA Y EMPRESA
    Starting date: 22/04/2015
    Termination date: 25/01/2019
No data

Publications See search box

RELEVANT CONTRIBUTIONS IN JOURNALS
  • Title: Electrochemical softening of concentrates from an electrodialysis brackish water desalination plant: Efficiency enhancement using a three-dimensional cathode
    Authors: Sanjuán, I.; Benavente, D.; García-García, V.; Expósito, E.; Montiel, V.
    Journals Separation and Purification Technology
    Volume: 208
    Pages: 217 - 226
    Date: 2019
    ISSN: 1383-5866
    DOI: 10.1016/j.seppur.2018.01.066
  • Title: Surface structure characterization of shape and size controlled Pd nanoparticles by Cu UPD: a quantitative approach
    Authors: Garnier, E.; Vidal-Iglesias, F. J.; Feliu, J. M.; Solla-Gullón, J.
    Journals Frontiers in Chemistry (Online)
    Volume: 7
    Pages: 527 -
    Date: 2019
    ISSN: 2296-2646
    DOI: 10.3389/fchem.2019.00527
  • Title: Design and Characterization of Effective Ag, Pt and AgPt Nanoparticles to H2O2 Electrosensing from Scrapped Printed Electrodes
    Authors: Gómez-Monedero, B.; González-Sánchez, M.I.; Iniesta, J.; Agrisuelas, J.; Valero, E.
    Journals Sensors
    Volume: 19
    Pages: 1685 -
    Date: 2019
    ISSN: 1424-8220
    DOI: 10.3390/s19071685
  • Title: Paired electrolysis for simultaneous electrochemical water softening and production of weak acid solutions
    Authors: Sanjuán, I.; García-García, V.; Expósito, E.; Montiel V.
    Journals Electrochemistry Communications
    Volume: 101
    Pages: 88 - 92
    Date: 2019
    ISSN: 1388-2481
    DOI: 10.1016/j.elecom.2019.03.002
  • Title: Electrochemical water softening: Influence of water composition on the precipitation behaviour.
    Authors: Sanjuán, I.; Benavente, D.; Expósito, E.; Montiel, V.
    Journals Separation and Purification Technology
    Volume: 211
    Pages: 857 - 865
    Date: 2019
    ISSN: 1383-5866
    DOI: DOI: 10.1016/j.seppur.2018.10.044
RELEVANT PUBLISHED BOOKS
  • Title: Distintos usos del dióxido de carbono en síntesis electroquímica
    Authors: Sanchez-Sanchez C.M.
    Editorial: Biblioteca Virtual Miguel de Cervantes (Universidad de Alicante)
    Date: 2005
    ISBN: 84-689-1923-3
    RUA: http://hdl.handle.net/10045/9921
  • Title: Un primer curso de Ingeniería Electroquímica
    Authors: González-García, J.; Montiel, V.
    Editorial: ECU
    Date: 2000
    ISBN: 84-95015-52-8
  • Title: Un primer curso de procesos electródicos.
    Authors: González-García, J.; Montiel, V. (Traductores).
    Editorial: ECU
    Date: 1998
    ISBN: 84-95015-04-8
  • Title: Non-crystalline and nanoscale materials.
    Authors: Rivas, R.; López-Quintela, M.A.
    Editorial: World Scientific Publishing
    Date: 1997
    ISBN: 981-02-3282-9
RELEVANT PUBLISHED BOOK CHAPTERS
  • Book chapter title: Shape-controlled metal nanoparticles for electrocatalytic applications
    Book title: Chemistry of NanomaterialsVolume 1: Metallic Nanomaterials (Part A)
    Authors: García Cruz, L.; Montiel, V.; Solla-Gullón, J.
    Editorial: Walter de Gruyter, GmbH
    Pages: 103 - 156
    Date: 2019
    ISBN: 978-3-11-034003-7

    DOI: https://doi.org/10.1515/9783110345100
  • Book chapter title: Recent advances on the use of shape-controlled metal nanoparticles in Electrocatalysis
    Book title: Nanomaterials for Fuel Cell Catalyis
    Authors: Vidal-Iglesias, F.J.; Solla-Gullón, J.; Feliu, J.M.
    Editorial: Springer
    Pages: 31 - 92
    Date: 2016
    ISBN: 978-3-319-26249-9

    DOI: 10.1007/978-3-319-29930-3
  • Book chapter title: Carbon materials based on screen-printing electrochemical patforms in biosensing applications
    Book title: Electrochemistry. Volume 13
    Authors: J. Iniesta; L. García-Cruz; A. Gomis-Berenguer; C.O. Ania
    Editorial: Royal Society of Chemistry
    Pages: 133 - 169
    Date: 2016
    ISBN: 978-1-84973-980-1

    DOI: 10.1039/9781782620273
  • Book chapter title: Surface Treatment Strategies on Catalytic Metal Nanoparticles
    Book title: Handbook of Nanoparticles
    Authors: Vidal-Iglesias, F.J.; Gómez-Mingot, M.; Solla-Gullón, J.
    Editorial: Springer
    Pages: 1101 - 1126
    Date: 2016
    ISBN: 978-3-319-15337-7

    DOI: 10.1007/978-3-319-15338-4
  • Book chapter title: Main directions of alternative energy and analysis of their effectiveness.
    Book title: Engineering and Economic Analysis of Energy Saving Activities
    Authors: García, L.; Valero, D.; Montiel, V.; Iniesta, J.
    Editorial: Pershin
    Pages: 147 - 165
    Date: 2014
    ISBN: 978-5-91253-556-7
RELEVANT CONFERENCE PAPERS
  • Title: Electrocatalysis on shaped metal nanoparticles: fundamentals, advances and remaining challenges
    Authors: Solla-Gullón, J.
    Type of participation: INVITED LECTURE
    Conference name: PhotoElectroCatalysis at the Atomic Scale - PECAS
    Event type: Unión Europea
    City of performance: San Sebastian (España)
    Date of performance: 27/08/2019
  • Title: Scaling up and down heterogeneity in Electrocatalysis
    Authors: Feliu, J. M.; Solla-Gullón, J.; Vidal-Iglesias, F. J.
    Type of participation: PLENARY LECTURE
    Conference name: Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
    Event type: Internacional no UE
    City of performance: Toledo (España)
    Date of performance: 12/05/2019
  • Title: Electrocatalysis on shape-controlled metal nanoparticles: advances and challenges
    Authors: Solla-Gullón, J.
    Type of participation: PLENARY LECTURE
    Conference name: Portuguese Electrochemical Society
    Event type: Unión Europea
    City of performance: Porto (Portugal)
    Date of performance: 02/05/2018
  • Title: Electrocatálisis con nanopartículas metálicas con forma controlada
    Authors: Vidal-Iglesias, F. J.; Montiel, V.; Feliu, J. M.; Solla-Gullón, J.
    Type of participation: INVITED LECTURE
    Conference name: Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica (SIBAE)
    Event type: Internacional no UE
    City of performance: La Serena (Chile)
    Date of performance: 06/04/2014
  • Title: Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy on Platinum Single Crystals
    Authors: Vidal-Iglesias, F.J.; Solla-Gullón, J.; Pérez, J.M.; Feliu, J.M.
    Type of participation: INVITED LECTURE
    Conference name: Kurt Schwabe Symposium
    Event type: Internacional no UE
    City of performance: Cracovia (Polonia)
    Date of performance: 16/09/2013