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Energías Alternativas
 
 
 
Producción de hidrógeno: desarrollo de catalizadores y tecnología aplicada a reformaciones catalíticas y catalizadores anódicos de celdas de combustibles.

Producción de hidrógeno: desarrollo de catalizadores y tecnología aplicada a reformaciones catalíticas y catalizadores anódicos de celdas de combustibles.

Responsable: Dra. Nora N. Nichio

Co-responsables: Dr. Gerardo F. Santori, Dr. Francisco Pompeo

 

Becarios

Ing. Martin Gatti. Beca Doctoral de CONICET.

Ing. Florencia Volpe Giangiordano. Pasante Facultad de Ingeniería, UNLP.

 

Colaboradores no pertenecientes a CINDECA: Dr. Alberto Scian y Dra. Barbara Lombardi (CETMIC), Ing. Laura Cornaglia (INCAPE), Dra. Deborah Vargas Cesar y Dra. Maria Auxiliadora Baldanza (UFRJ/COPPE/NUCAT, Brasil), Dr. José M. Ramallo López y Dr. Martín Mizrahi (INIFTA)

 

Objetivos:

El trabajo está orientado al desarrollo de tecnologías catalíticas que permitan obtener de forma sustentable, hidrógeno y/o gas de síntesis. Esto implica por un lado, desarrollar procesos que requieran el mínimo de energía (bajos niveles térmicos) y el empleo de materias primas renovables. Por otra parte, se busca utilizar corrientes de biomasa disponibles y que resultan de bajo valor comercial, especialmente aquellas que aún no tienen una aplicación para uso energético.

Los objetivos específicos del estudio se pueden resumir en dos puntos centrales. El primero, referido al desarrollo de un sistema catalítico y el segundo, al estudio de las diferentes reacciones de reformación para determinar condiciones operativas que promuevan la estabilidad del proceso (temperatura, presión, relación H2O/C, tiempo de residencia, etc.).

 

Metas alcanzadas:

 

Las actividades durante el año 2014 en “Generación de Hidrógeno” estuvieron dirigidas al estudio de:

 

(i) Reformado con vapor de Etilenglicol (EG)

 

Se demostró que el catalizador PtNiHT es efectivo para convertir EG en hidrógeno a bajas temperaturas  (450°C) por reformado con vapor. La presencia de Pt tiene un efecto positivo en la actividad catalítica hacia la reacción de gas de agua. Mediante los estudios DRIFT in situ se verificó la mayor estabilidad de las especies formiato y carboxilato en el catalizador menos activo NiHT. Por TGA/TPO y Raman se observó la deposición de carbón solo en las muestras posreacción en fase vapor y se determinó que la presencia de Pt (0,5% p/p) no inhibe la formación de carbón.

El trabajo experimental forma parte de un trabajo de cooperación con INCAPE (Santa Fe, Argentina; y COPPE/NUCAT (Rio de Janeiro, Brasil).

 

(ii) Reformado con vapor de Glicerol

 

Se continuó con el estudio de catalizadores de Pt en la reacción de reformado con vapor de glicerol a bajas temperaturas (<450°C). El catalizador Pt/SiO2-C fue muy activo y estable, comparado a Pt sobre otros soportes (SiO2 comercial, alúminas, etc.). Se evaluó el sinterizado de la fase activa y la deposición de carbón, con cargas de 30 y 50% p/p de glicerol en la alimentación.

 

 

(iii) Vaporeformación y oxidación parcial en Celdas de combustibles IT-SOFC  

 

En los últimos años las pilas de combustible de óxido sólido de una sola cámara (SC-SOFC)  en la que tanto el ánodo como el cátodo están expuestos a la misma mezcla de combustible y gas oxidante han sido objeto de numerosos estudios científicos. Estas pilas de combustible pueden trabajar directamente con hidrocarburos o alcoholes (reformado interno) porque la temperatura de trabajo es óptima tanto para el reformado como para la conductividad iónica del electrolito.

Hemos desarrollado catalizadores para ser utilizados en el ánodo de las celdas IT-SOFC. La adición de gadolinio es benéfica para catalizadores de níquel soportados en óxido de cerio. La presencia de gadolinio confiere mayor resistencia al sinterizado de las partículas metálicas debido al aumento de la interacción entre el metal y el soporte. Aunque el contenido de carbono no se reduce, el carbón depositado tiene una naturaleza más reactiva debido a su naturaleza amorfa y por lo tanto, es posible regenerar el catalizador a una temperatura inferior.

También hemos estudiado el catalizador anódico de NiTiO3, tanto la preparación como la evaluación de su actividad en las condiciones de operación de una celda de combustible tipo SOFC de una sola cámara. El sólido fue caracterizado por difracción de rayos X, reducción a temperatura programada, microscopia de barrido electrónico (SEM), XPS y análisis BET. La actividad catalítica en la oxidación parcial de metano fue determinada a presión atmosférica en un reactor de lecho fijo en dos condiciones de operación: (i) condiciones equivalentes a las que se utilizan en las celdas de combustible de oxido solido (condiciones oxidantes); (ii) empleando bajos tiempos de residencia. Los resultados catalíticos obtenidos hasta el momento muestran que el titanato de niquel es activo y estable en ambas condiciones de reacción.

 

 
 
 
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