| 04-01-2024 |
Recuperación de calor residual de la industria minera para la deshidrogenación de portadores orgánicos líquidos de hidrógeno
Los portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC) son compuestos orgánicos que permiten transportar hidrógeno en su estructura. El más utilizado es el par metilciclohexano (MCH) - tolueno. En la planta de hidrogenación, cerca del punto de producción de hidrógeno, hidrógeno se agrega al MCH para formar tolueno en una reacción endotérmica. En la planta de deshidrogenación, cerca del punto de utilización, se debe deshidrogenar el tolueno en una reacción altamente endotérmica para recuperar el hidrógeno. Este IPre busca diseñar un sistema de recuperación de calor en hornos de fundición de cobre y utilizar el calor recuperado para deshidrogenar tolueno. Esto mejorará la eficiencia energética y sustentabilidad de procesos mineros, y fortalecerá la economía del hidrógeno nacional. Tareas: revisión bibliográfica, modelamiento y simulación de (1) sistema de recuperación de calor y (2) sistema de calefacción de reactor de deshidrogenación. Finalmente, se incorporarán los modelos a Aspen Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 2/3 vacantes disponibles |
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| 10-12-2023 |
Revisión bibliográfica e implementación de modelos de dinámica de fluidos computacional (CFD) para baterías de flujo redox
Las baterías de flujo redox (RFB) son una tecnología prometedora para el almacenamiento de energía renovable. Estas baterías permiten desacoplar la potencia de la capacidad de almacenamiento. Cada batería consta de un conjunto de celdas, donde en cada celda fluye un electrolito que intercambia electrones y protones a través de una membrana. Este proceso implica la transferencia de masa, momentum y carga eléctrica, y está acoplado a complejas cinéticas de reacción. Los objetivos de este IPre son: - Realizar una revisión bibliográfica sobre el estado actual de los modelos CFD para las RFB, con especial atención a la transferencia de masa interfacial - Proponer mejoras a los modelos existentes. - Aprender a utilizar el software de CFD OpenFOAM - Implementar modelos simplificados de RFB en OpenFOAM con el apoyo del equipo de investigación. Este IPre proporcionará al estudiantado una sólida comprensión de las RFB y habilidades en dinámica de fluidos computacional.
Prerequisitos:
no tiene.
Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 1/2 vacantes disponibles |
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| 24-11-2023 |
Optimización de tanques de almacenamiento de hidrógeno verde líquido
El hidrógeno verde es una tecnología de almacenamiento de energías renovables cuyo uso o combustión no genera dióxido de carbono. Su baja densidad a condiciones estándar de presión y temperatura (ρ = 0,082 kg/m^3) dificulta su escalamiento industrial. El hidrógeno líquido tiene una densidad 860 veces mayor, pero su punto de ebullición de 23 K a presión atmosférica produce que los alrededores lo calienten y evaporen durante su almacenamiento. El objetivo del IPRE es optimizar el diseño y operación de tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido (LH2) para minimizar el gas de ebullición. Esto contribuirá a mejorar la competitividad económica y la seguridad del almacenamiento criogénico de energías renovables. Actividades a realizar: • Búsqueda bibliográfica para determinar parámetros realistas. • Identificar el efecto del nivel de llenado, geometría de tanque, temperatura ambiente y tiempo de presurización en la generación de gas de ebullición. • Optimizar el diseño y operación.
Prerequisitos:
IIQ2003
Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 2/2 vacantes disponibles |
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| 24-11-2023 |
Modelamiento de la evaporación hidrógeno verde líquido en tanques de almacenamiento con geometría arbitraria
El hidrógeno verde es una tecnología de almacenamiento de energías renovables cuyo uso o combustión no genera dióxido de carbono. Su baja densidad a condiciones estándar de presión y temperatura (ρ = 0,082 kg/m^3) dificulta su escalamiento industrial. El hidrógeno líquido tiene una densidad 860 veces mayor, pero su punto de ebullición de 23 K a presión atmosférica produce que los alrededores lo calienten y evaporen durante su almacenamiento. El objetivo del IPRE es optimizar es desarrollar un modelo 1-D para la evaporación isobárica de hidrógeno verde líquido. Esto contribuirá a mejorar la competitividad económica y la seguridad del almacenamiento criogénico de energías renovables. Actividades: • Implementar modelo 1-D no estacionario (fase vapor) y de parámetros agrupados no estacionario (líquido) para tanques con geometrías arbitrarias en Python/Julia. • Parametrizar perímetros de tanques utilizados en la industria en función de la altura • Encontrar el mejor diseño Req: IIQ2003
Keywords:
Python
métodos numéricos
modelos matemáticos
energias renovables
Modelamiento físico
Hidrógeno verde
Prerequisitos:
no tiene.
Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 1/1 vacantes disponibles |
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| 30-06-2023 |
Minimización de la generación de gas de ebullición durante el almacenamiento de hidrógeno líquido en tanques
El hidrógeno verde producido por electrólisis renovable se puede almacenar como hidrógeno líquido. A diferencia de los combustibles fósiles y sintéticos, la combustión del hidrógeno verde no produce emisiones de efecto invernadero. Esto lo hace una tecnología efectiva para la transición energética. Sin embargo, al ser un líquido criogénico, su almacenamiento es desafiante producto del ingreso a los calor de los alrededores. El objetivo del IPRE es optimizar el regimen de operación de tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido (LH2). Se comparará el gas de ebullición generado en condiciones isobáricas y no isobáricas mediante simulaciones computacionales de un modelo desarrollado e implementado por el supervisor. El modelo subyacente contiene submodelos de transferencia de calor 1-D no estacionarios para el líquido y el vapor en equilibrio con este. Desarrollar esta investigación permitirá fortalecer competencias de fenómenos de transporte, modelamiento matemático y de computación
Keywords:
Scientific Computing
Green Hydrogen
Transport Phenomena
Cryogenic Liquids
Renewable Energy
Prerequisitos:
IIQ2003
Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 2/2 vacantes disponibles |
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| 30-06-2023 |
Modelamiento de la transferencia de calor durante el almacenamiento de hidrógeno en carbón activado
Un gran problema del escalamiento industrial del hidrógeno (H2) es su almacenamiento. El gas H2 tiene una densidad muy baja lo que requiere un alto trabajo de compresión para almacenarlo a escalas que entreguen una densidad energética adecuada. En este contexto, el almacenamiento de H2 adsorbido en carbón activado se posiciona como una económica y práctica. Un tanque con carbón activado permite aumentar la densidades gravimétricas de H2 a la misma presión. Sin embargo, la adsorción es un proceso exotérmico y el aumento de temperatura disminuye la capacidad de adsorción. Esto limita el escalamiento industrial de los tanques con carbón activado para almacenar H2. El objetivo de este iPre es aplicar un modelo de almacenamiento de hidrógeno en carbono activado. En particular, (i) se implementará una ecuación de estado realista para el hidrógeno, (ii) se implementarán diversos submodelos de isoterma de sorción, y (iii) se desarrollará un modelos de transferencia de calor realista.
Keywords:
energy storage
Scientific Computing
Green Hydrogen
Transport Phenomena
Renewable Energy
Adsorption
Prerequisitos:
IIQ2003
Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 1/3 vacantes disponibles |
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| 30-06-2023 |
Simulación dinámica en Simulink de una planta de celda reversible de óxido sólido (rSOC)
Las celdas reversibles de óxido sólido (rSOC) son reactores electroquímicos que combinan en un reactor ambos modos de operación como celda de combustible o electrolizador para producir energía eléctrica o hidrógeno, respectivamente. Estas celdas presentan un gran potencial como tecnología de almacenamiento de energía renovable. El objetivo de la línea de investigación es convertir un modelo de la planta en estado estacionario a un modelo no-estacionario. El modelo cuenta con compresores, bombas, intercambiadores de calor, evaporadores y condensadores. Un segundo objetivo es implementar un modelo simplfiicado de la electroquímica de la celda para estudiar el impacto de la respuesta dinámica de la planta en el rendimiento de la celda electroquímica. Requisito: Experiencia en MATLAB necesaria. Experiencia en Simulink deseable. Operaciones Unitarias I completada deseable.
Keywords:
Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 2/2 vacantes disponibles |
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| 28-12-2022 |
Modelamiento en Simulink de una planta de celdas reversibles de óxido sólido (rSOC)
Las celdas reversibles de óxido sólido (rSOC) son reactores electroquímicos que combinan en un reactor ambos modos de operación como celda de combustible o electrolizador para producir energía eléctrica o hidrógeno, respectivamente. Estas celdas presentan un gran potencial como tecnología de almacenamiento de energía renovable. El objetivo de la línea de investigación es el estudiar y optimizar la operación de una planta rSOC mediante la modelación de las distintas unidades de proceso y su integración.Las actividades a realizar son: ● Revisión de literatura sobre celdas combustible y electrolizadores a alta temperatura en rSOC para definir las distintas unidades y modelos matemáticos a considerar en una planta rSOC. Una de las siguientes: 1. Implementar submodelos rigurosos de intercambiadores de calor y flujo compresible en redes de tuberías en MATLAB/Simulink. 2. Implementar un modelo de celda electroquímica como una S-function en Simulink.
Prerequisitos:
IIQ2003
Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 1/3 vacantes disponibles |
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| 02-11-2022 |
Modelamiento de la evaporación de hidrógeno líquido en tanques de almacenamiento para apoyar la transición energética.
El objetivo del IPRE es optimizar el diseño y operación de tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido (LH2). En particular, el estudiante incorporará el LH2 a un modelo existente en MATLAB/Python de evaporación isobárica de líquidos criogénicos. El modelo es 1-D en el vapor, 0-D en el líquido y no estacionario. Las actividades a realizar son: • Realizar búsqueda bibliográfica para definir parámetros adecuados de tanques industriales de almacenamiento de hidrógeno. • Extender el modelo matemático para incluir la isomerización orto-para del hidrógeno utilizando un modelo adecuado de reacción química. • Implementar el submodelo en MATLAB y/o Python. La ejecución exitosa de este IPre permitirá al estudiante fortalecer sus competencias en fenómenos de transporte, modelamiento matemático y de computación científica. A mediano plazo se espera publicar el código como un software abierto para apoyar a la comunidad ingenieril chilena e internacional.
Keywords:
hidrogeno
Prerequisitos:
IIQ2003
Tiene un método de evaluación Nota 1-7, con 10 créditos y tiene 1/1 vacantes disponibles |
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| 04-01-2024 |
Recovery of residual heat from the mining industry for the dehydrogenation of liquid organic hydrogen carriers
The following is the English translation of your message: Liquid organic hydrogen carriers (LOHC) are organic compounds that allow transporting hydrogen in their structure. The most used is the methylcyclohexane (MCH) - toluene pair. In the hydrogenation plant, near the point of hydrogen production, hydrogen is added to the MCH to form toluene in an endothermic reaction. In the dehydrogenation plant, near the point of use, toluene must be dehydrogenated in a highly endothermic reaction to recover the hydrogen. This IPre seeks to design a heat recovery system in copper smelting furnaces and use the recovered heat to dehydrogenate toluene. This will improve the energy efficiency and sustainability of mining processes, and strengthen the national hydrogen economy. Tasks: bibliographic review, modelling and simulation of (1) heat recovery system and (2) dehydrogenation reactor heating system. Finally, the models will be incorporated into Aspen. Evaluation method: Nota 1-7, with 2/3 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 10-12-2023 |
Implementation of a computational fluid dynamics model for a redox flow battery
The translation of your text in English is: Redox flow batteries (RFB) are a promising technology for renewable energy storage. These batteries allow the decoupling of power from storage capacity. Each battery consists of a set of cells, where in each cell an electrolyte flows that exchanges electrons and protons through a membrane. This process involves the transfer of mass, momentum, and electric charge, and is coupled to complex reaction kinetics. The objectives of this IPre are: - Conduct a literature review on the current state of CFD models for RFBs, with special attention to interfacial mass transfer - Propose improvements to existing models. - Learn to use the OpenFOAM CFD software - Implement simplified RFB models in OpenFOAM with the support of the research team. This IPre will provide students with a solid understanding of RFBs and skills in computational fluid dynamics.
Prerequisites:
None.
Evaluation method: Nota 1-7, with 1/2 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 24-11-2023 |
Optimizing the storage of liquid hydrogen in tanks
Green hydrogen is a renewable energy storage technology that does not generate carbon dioxide when used or burned. Its low density under standard pressure and temperature conditions (ρ = 0.082 kg/m³) makes industrial scaling difficult. Liquid hydrogen has a density 860 times greater, but its boiling point of 23 K at atmospheric pressure causes the surroundings to heat it and evaporate during storage. The goal of IPRE is to optimize the design and operation of liquid hydrogen (LH2) storage tanks to minimize boil-off gas. This will help improve the economic competitiveness and safety of cryogenic storage of renewable energies. Activities to be carried out: • Literature search to determine realistic parameters. • Identify the effect of fill level, tank geometry, ambient temperature, and pressurization time on the generation of boil-off gas. • Optimize design and operation.
Prerequisites:
IIQ2003
Evaluation method: Nota 1-7, with 2/2 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 24-11-2023 |
Modeling of the evaporation of liquid green hydrogen in storage tanks with arbitrary geometry
Green hydrogen is a renewable energy storage technology that does not generate carbon dioxide when used or burned. Its low density under standard pressure and temperature conditions (ρ = 0.082 kg/m³) makes industrial scaling difficult. Liquid hydrogen has a density 860 times greater, but its boiling point of 23 K at atmospheric pressure causes the surroundings to heat it and evaporate during storage. The goal of IPRE is to develop a 1-D model for the isobaric evaporation of liquid green hydrogen. This will contribute to improving the economic competitiveness and safety of cryogenic storage of renewable energies. Activities: • Implement a non-stationary 1-D model (vapor phase) and a non-stationary grouped parameters model (liquid) for tanks with arbitrary geometries in Python/Julia. • Parameterize tank perimeters used in the industry as a function of height. • Find the best design. Requirement: IIQ2003
Keywords:
Python
métodos numéricos
modelos matemáticos
energias renovables
Modelamiento físico
Hidrógeno verde
Prerequisites:
None.
Evaluation method: Nota 1-7, with 1/1 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 05-07-2023 |
Keywords:
energy storage
Scientific Computing
Green Hydrogen
Transport Phenomena
Renewable Energy
Adsorption
Prerequisites:
IIQ2003
Evaluation method: Nota 1-7, with 0/1 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 30-06-2023 |
Minimizing boil-off gas generation during the storage of liquid hydrogen in tanks
Keywords:
Scientific Computing
Green Hydrogen
Transport Phenomena
Cryogenic Liquids
Renewable Energy
Prerequisites:
IIQ2003
Evaluation method: Nota 1-7, with 2/2 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 30-06-2023 |
Modelling heat transfer during the storage of hydrogen in activated carbon
Keywords:
energy storage
Scientific Computing
Green Hydrogen
Transport Phenomena
Renewable Energy
Adsorption
Prerequisites:
IIQ2003
Evaluation method: Nota 1-7, with 1/3 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 30-06-2023 |
Keywords:
Evaluation method: Nota 1-7, with 2/2 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 30-06-2023 |
Prerequisites:
IIQ2003
Evaluation method: Nota 1-7, with 0/2 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 31-05-2023 |
Modelling green hydrogen storage as liquid organic hydrogen carriers (LOHC)
To prevent global warming from exceeding 1.5°C from pre-industrial times, the energy transition must happen as a matter of urgency. Internationally, hydrogen is positioned as an excellent renewable energy carrier. Hydrogen is green if it is produced by means that do not emit carbon dioxide, such as renewable electrolysis. Due to its low density and boiling point at standard pressure conditions, hydrogen storage is challenging. Liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) are typically cyclic aromatic hydrocarbons that can store hydrogen through hydrogenation and dehydrogenation reactions. LOHCs reach satisfactory gravimetric densities and can be stored at room temperature. The UROP consists of modelling the hydrogenation/dehydrogenation of the methylcyclohexane-toluene system with an emphasis on ensuring proper thermal management of the reactor.
Prerequisites:
IIQ2003
Evaluation method: Nota 1-7, with 0/1 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 28-12-2022 |
Simulink modelling of a reversible solid oxide cell process plant
Reversible solid oxide cells (rSOCs) are electrochemical reactors that combine in one reactor both modes of operation as a fuel cell or electrolyser to produce electrical energy or hydrogen, respectively. These cells have great potential as a renewable energy storage technology. The objective of this research line is to study and optimise the operation of an rSOC plant by modelling the different process units and their integration. The activities to be carried out are: ● Literature review on fuel cells and high-temperature electrolysers in rSOC to define the different units and mathematical models to be considered in an rSOC plant. One of the following: ● Implement heat exchangers and compressible flow submodels in MATLAB/Simulink. ● Implement an electrochemical cell model as a Simulink S-function.
Prerequisites:
IIQ2003
Evaluation method: Nota 1-7, with 1/3 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 12-12-2022 |
Prerequisites:
IIQ2043
Evaluation method: Nota 1-7, with 0/1 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 12-12-2022 |
Prerequisites:
IIQ2043
Evaluation method: Nota 1-7, with 0/1 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |
| 02-11-2022 |
Modelling the evaporation of liquid hydrogen in storage tanks to aid the energy transition
The objective of this UROP is to optimise the design and operation of liquid hydrogen storage tanks (LH2). In particular, the student will incorporate the LH2 into an existing MATLAB/Python model of isobaric evaporation of cryogenic liquids. The model is 1-D in the vapour, 0-D in the liquid and non-stationary. The activities to be carried out are: - Conduct a literature review to define suitable parameters of industrial hydrogen storage tanks. - Extend the mathematical model to include the ortho-para isomerisation of hydrogen using a suitable chemical reaction model. - Implement the sub-model in MATLAB and/or Python. The successful execution of this project will allow the student to strengthen their competencies in transport phenomena, mathematical modelling and scientific computing. In the medium term, it is expected to publish the code as open-source software to support the Chilean and international engineering community.
Keywords:
hidrogeno
Prerequisites:
IIQ2003
Evaluation method: Nota 1-7, with 1/1 available vacants |
Mentor(s): Open in the plataform |