Producción de H2 puro a partir de la reacción WGS acoplada a una membrana Pd-Ag Public Deposited
En este trabajo se estudió de manera experimental la integración de un sistema de reacción, en el cual se lleva a cabo la reacción de desplazamiento de gas de agua (WGS) , en conjunto con una membrana de Pd-Ag, con el fin de obtener H2 puro en el efluente del sistema acoplado. Inicialmente se estudiaron los sistemas de reacción y permeación por separado, a diferentes condiciones de operación. El sistema de reacción se evaluó en términos de conversión de CO y selectividad de H2 variando la velocidad espacial (19,000 h-1, 24,783 h-1 y 38,000 h-1), además de la relación RH2O(v)/CO = 1.4, 2.8 y 5.5. Se evaluaron 6 catalizadores diferentes; de Au y Cu soportados en CeO2 con diferentes contenidos metálicos: 0.6Cu, 1.4Cu, 4Cu, 0.8Au, 1.9Au y 4.2Au. Los catalizadores se caracterizaron mediante las técnicas de Absorción Atómica, Difracción de Rayos X y UV-Vis, obteniendo resultados donde se demuestra que el soporte tiene la capacidad de almacenar oxígeno y ser un precursor en la oxidación de CO, además de que mostro la capacidad de generar H2 a temperaturas mayores a 360°C. Aunado a esto, se obtuvo que los catalizadores de Au contienen nanopartículas de Au menores a 10 nm, y que la especie activa en los catalizadores de Cu es Cu2+. Los catalizadores que mostraron mayor actividad catalítica en términos de conversiones mayores al 50% y mayor selectividad al H2 fueron los catalizadores de 1.4 Cu y 1.9Au, a una RH2O(v)/CO = 2.8 y GHSV=38,000 h-1. La evaluación del sistema de permeación consistió en obtener las condiciones de operación de la membrana Pd-Ag con el fin de conseguir la mayor cantidad de H2 permeado. Se realizaron análisis paramétrico en dónde se varió la temperatura, presión y la relación inicial de flujo (RIF), obteniendo que la permeación y el flux de H2 depende de estos parámetros. De tal manera que la mayor permeabilidad de la membrana se obtiene a un RIFH2/CO2 de 0.72 y a una temperatura de 200°C. Sin embargo, al aumentar la permeabilidad, el flux de H2 decrece. A partir de estos resultados se integraron ambos sistemas con el fin de llevar a cabo la WGS y que los productos de reacción pasaran por la membrana Pd-Ag, obteniendo H2 puro en el lado permeado. iii Finalmente se reportó la máxima recuperación de H2 en comparación con la producida por la WGS, en consecuencia se logró que la mayor recuperación de H2 es aproximadamente de 40% en un rango de temperatura de 250-300°C.
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