Estudio de la estabilidad mecánica, térmica y actividad de catalizadores para la producción de hidrógeno en un microrreactor

La principal fuente de producción de hidrógeno actual la constituyen los combustibles fósiles, mediante la reacción de reformado con vapor de agua. En este proyecto, se utiliza un biocombustible, el bio-etanol, y la reacción tiene lugar en un microrreactor para alimentar dispositivos portátiles. Se pretende que el régimen de operación sea autotérmico gracias a una reacción de oxidación exotérmica que proporciona la energía necesaria para mantener la reacción de reformado que es endotérmica. El objetivo de este documento es estudiar los catalizadores necesarios para llevar a cabo las reacciones realizadas en el mencionado microrreactor. Tras un estudio bibliográfico previo, se concluye que los catalizadores más adecuados son los de cobalto-cinc y de cobre-manganeso para las reacciones de reformado y oxidación respectivamente. Estos catalizadores deben presentar una buena estabilidad mecánica, es decir, que los catalizadores deben tener una buena adhesión a los microcanales del reactor. Para conseguirlo, se han elaborado varios métodos de preparación (urea, sol-gel, co-precipitación) y se han tratado los microcanales con el fin de aumentar la rugosidad. Para discernir el mejor método de preparación, las muestras se han sometido a un test vibracional y un test de ultrasonido. Se concluye que el catalizador de cobalto-cinc y de cobre-manganeso será preparado con el método de urea, que no es más que una precipitación utilizando la urea como agente precipitante. Además, se ha realizado un tratamiento de envejecimiento bajo condiciones de funcionamiento, para comprobar la estabilidad térmica de los catalizadores que se analiza con los cambios en la superficie. Finalmente, se ha comprobado la actividad catalítica preliminar en el microrreactor, para determinar la cantidad de etanol que se transforma en hidrógeno. También, se ha puesto a prueba la conversión del etanol en la reacción de oxidación. Como es propio de un proyecto de estas características, sería necesario realizar más experimentos para optimizar el funcionamiento del microrreactor autotérmico, pero esto queda fuera del alcance de este trabajo