Producción de hidrógeno a través de la gasificación de glucosa usando catalizadores de 5%Ni con 2% de La, Ce y Mg y deducción de una ecuación de velocidad de reacción intrínseca

Abstract

Actualmente se ha presentado la problemática de producir energía de manera sustentable y amigable con el medio ambiente, de tal forma que los sistemas basados en energías renovables deben tomar mayor relevancia. La biomasa es un material que consiste en carbón, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y minerales, se considera una energía renovable, barata, eficiente, con menos emisiones de gases y ayuda al reciclaje de residuos orgánicos. se considera un recurso renovable. La gasificación de biomasa genera residuos de carbono y alquitranes, por lo que se tiene que buscar la forma de utilizar un catalizador que minimice la producción de alquitranes y producir más hidrógeno. Los catalizadores sintetizados y probados fueron 5%Ni/ꝩ-Al2O3, 5%Ni-2%Ce/ꝩ-Al2O3, 5%Ni-2%La/ꝩ-Al2O3 y 5%Ni-2%Mg/ꝩ-Al2O3 todos ellos preparados por la técnica de co-impregnación de humedad incipiente, fueron caracterizados usando Brunauer, Emmett y Teller (BET), Distribución de tamaño de partícula (PSD), Difracción de rayos X (XRD) , Reducción a temperatura programada (TPR), Desorción a temperatura programada (TPD), Adsorción atómica (AA), Microscopía electrónica de barrido (SEM), Microscopía electrónica de transición (TEM) y espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR). Se varió la temperatura (550, 600 y 650°C) y el tiempo de reacción (5,10,20,30 y 40 segundos) para todos los catalizadores, además también se hicieron experimentos térmicos para ver si existe una mejora al utilizar catalizadores. Los productos de la gasificación fueron analizados en un cromatógrafo de gases acoplado a un detector de conductividad térmica y se determinaron cuantitativamente los compuestos H2, CH4, CO y CO2. Finalmente se encontró que el mejor catalizador fue el de 5%Ni-2%Ce/ꝩ-Al2O3 a 650°C, 20s con una relación de vapor/glucosa de uno y catalizador/biomasa de dos, debido a que se presentó un aumento de la cantidad de H2 (0.61) y CO2 (0.21), y una disminución de CO (0.09) y CH4(0.09). Lo anterior indica que se efectúan principalmente las reacciones de desplazamiento de agua (𝐶𝑂+𝐻2𝑂↔𝐻2+𝐶𝑂2), reformación con vapor de metano (𝐶𝐻4+𝐻2𝑂↔3𝐻2+𝐶𝑂) y reformación en seco de metano (𝐶𝐻4+𝐶𝑂2↔2𝐻2+2𝐶𝑂).