Resumen

El uso del hidrógeno para la generación de energía ha renovado el interés por la reacción WGS. Los catalizadores usados para acelerar esta reacción requiere condiciones especiales de reducción, lo que dificulta su aplicación en celdas combustibles para la producción de energía. En este trabajo se sintetizaron catalizadores de níquel soportado en óxido de cinc o aluminio usando un diseño factorial 3² en el caso de los materiales con cinc. Los resultados obtenidos se emplearon en la síntesis de sólidos tri metálicos de níquel, cinc y aluminio en las condiciones más propicias para garantizar mejor actividad y selectividad. Los sólidos fueron caracterizados por EDX, DRX, TPR y evaluados en la reacción WGS a 260 °C. Se observó la incorporación de los cationes Zn²⁺ y Al³⁺ en la red del NiO, lo que disminuye su reducibilidad con hidrógeno. Los materiales que contenían cinc fueron 100% selectivos para la reacción WGS. En la evaluación de los catalizadores de níquel y aluminio hubo formación de metano; sin embargo, este compuesto no fue observado durante la evaluación catalítica de los sólidos trimetalicos. Los catalizadores más activos fueron aquellos calcinados a temperaturas más bajas y con las menores cantidades de cinc.

INTRODUCCIÓN

La reacción de desplazamiento del vapor de agua (WGS, water gas shift), usada industrialmente para la purificación del hidrógeno producido a través de la reforma de metano, ha recibido especial atención en los últimos años debido al uso del hidrógeno en las celdas combustibles (1-9). A escala industrial, la reacción WGS se acelera sobre catalizadores de hierro o de cobre; sin embargo, estos materiales presentan limitaciones fisicoquímicas que los restringen a ser usados en condiciones especiales de temperatura de forma que se garantice una elevada conversión y que se evite la sinterización de los catalizadores. Estos materiales presentan el inconveniente de no poder usarse en dispositivos de pequeño porte como las celdas combustibles, debido a las condiciones especiales de reducción en que los precursores de los catalizadores industriales son comercializados, los cuales se encuentran en la forma de hematita/óxido de cromo (α-Fe₂O₃/Cr₂O₃), en el caso de los materiales de hierro, en los que el óxido de cromo actúa como un promotor que disminuye la sinterización del óxido de hierro, y en la forma de óxido de cobre soportado en los óxidos de cinc y aluminio (CuO/ZnO/Al₂O₃), en los que el óxido de cinc se desempeña como un agente que contribuye a la actividad catalítica y que ayuda a prevenir el envenenamiento con compuestos de azufre, mientras que el óxido de aluminio actúa como un soporte que le confiere a los sólidos mayor área superficial específica y resistencia térmica (1,2,10). Estas limitaciones han motivado la investigación de nuevos sólidos que puedan aplicarse en la reacción WGS, entre los que se destacan los catalizadores de hierro-cobre (3-5), oro, níquel y cerio (11-13). Entre estos catalizadores, apenas los sólidos a base de níquel pueden ser preparados en condiciones que no requieren cuidados especiales de síntesis y de reducción. 

• Materias:Níquel Hidrógeno Estructura molecular Catalizadores
• Subjects:Nickel Hydrogen Molecular structure Catalysts
• Palabras claves:Hidrógeno; Níquel; WGS; Selectividad.
• Keywords:Hydrogen; Nickel; WGS; Selectivity.