Evaluación del desempeño de un catalizador de níquel/alúmina en distintas condiciones de operación para la producción de hidrógeno mediante reformado de metanol en fase acuosa (APR)

Abstract

El objetivo del proyecto de investigación fue determinar el efecto de la temperatura, concentración de metanol y cantidad de catalizador en la tasa de producción de hidrógeno por medio de un proceso de reformado en fase acuosa, utilizando un catalizador de níquel soportado en alúmina comercial. El catalizador se sintetizó utilizando el método de impregnación insipiente, se calcinó y se redujo utilizando una corriente al 5 % de hidrógeno, con un flujo de 250x10-3 l·min-1, a 723.15 K (450 °C) por un periodo de 4 h. El catalizador sintetizado se caracterizó y se determinó el área superficial, cristalinidad, composición, así como se realizaron micrografías para comprobar su morfología.

Para el estudio del efecto de las variables en la taza de producción de hidrógeno se realizó un diseño experimental Taguchi L8, con tres variables y dos niveles: temperatura 473.15 K y 498.15 K, concentración de metanol 2% v/v y 6% v/v; y cantidad de catalizador 2,5 % m/m y 5 % m/m.

Se encontró que el catalizador utilizado presenta un área de 88 m2/g, con poca cristalinidad, considerándose amorfo, con un porcentaje de níquel cercano al 3 %, como se estableció. Con respecto al diseño estadístico se comprobó que solo la temperatura es significativa en la taza de producción de hidrógeno y que es mejor trabajar a 498.15 K, mientras que la concentración de metanol o cantidad de catalizador no son significativas.

The main objective of this study were to determinate the effect of the temperature, methanol concentration and catalyst ratio, in the rate of hydrogen production, using aqueous phase reforming reaction. The catalyst used was impregnated nickel in commercial alumina. The catalyst was produced by the incipient nickel nitrate impregnation method. Furthermore, was calcined and reduced, using hydrogen (5%), with a flow of 250 x 10-3 l min-1, at 723.15 K (450 °C) for 4 h. The synthesized catalyst was characterized, and the surface area, crystallinity and composition were determined, as well as micrographs were taken to verify its morphology. To find the effect of the variables in the rate of hydrogen production, a Taguchi L8 statistical design was used with three variables and two levels: temperature 473.15 K y 498.15 K, methanol concentration 2% v/v y 6% v/v; and catalyst fraction used 2,5% m/m y 5% m/m. One of the findings was that the catalyst used has an area of 88 m2 / g, with little crystallinity therefore, it was considered amorphous, with a nickel content of approximately of 3%. According to the statistical design, it was observed that only the temperature is significant in the rate of hydrogen production and the optimal temperature that favors hydrogen production is 498.15 K.