Estudio multiparamétrico del desplazamiento de agua-gas y rendimiento de separación de hidrógeno en reactores de membrana alimentados con gas de síntesis derivado de biomasa
Autores: Cerone, Nadia; Contuzzi, Luca; Zito, Giuseppe Domenico; Florio, Carmine; Fabbiano, Laura; Zimbardi, Francesco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio multiparamétrico del desplazamiento de agua-gas y rendimiento de separación de hidrógeno en reactores de membrana alimentados con gas de síntesis derivado de biomasa
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Hidrógeno
Plataforma de producción
Membrana de Pd-Ag
Cambio de agua-gas
Temperatura
Presión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se realizó un estudio multiparamétrico en una planta de producción de hidrógeno (H2) diseñada para procesar 0.25 Nm3·h-1 de gas de síntesis. La planta consta de dos unidades de permeación de membrana de Pd-Ag y dos unidades de reactor de membrana de Pd-Ag para la reacción de cambio de agua-gas (WGS), lo que permite un análisis detallado y completo de su rendimiento. El objetivo era encontrar las condiciones óptimas para maximizar la producción de hidrógeno mediante WGS y su separación en un flujo puro variando la temperatura, la presión y la relación vapor-CO (S/CO). Se utilizaron dos mezclas de gas de síntesis obtenidas de un gasificador de tiro ascendente utilizando diferentes agentes de gasificación (aire-vapor y oxi-vapor) para investigar el efecto de la composición del gas. El rendimiento de la planta se investigó bajo nueve combinaciones de temperatura, presión y S/CO en los respectivos rangos de 300-350 grados C, 2-8 bar y 1.1-2 mol·mol-1, según lo planificado con la ayuda de un software de diseño de experimentos (DOE). Los tres parámetros afectaron positivamente el rendimiento, tanto en términos de capacidad para separar un flujo puro de H2, reportado como moles permeados por unidad de área de superficie y tiempo, como en la producción de nuevo H2 a partir de WGS, reportado como moles de H2 producidos por volumen de unidad de catalizador y tiempo. Los mayores rendimientos se obtuvieron utilizando gas de síntesis de gasificación con oxi-vapor, que tenía la mayor concentración de H2 y estaba libre de N2.
Descripción
Se realizó un estudio multiparamétrico en una planta de producción de hidrógeno (H2) diseñada para procesar 0.25 Nm3·h-1 de gas de síntesis. La planta consta de dos unidades de permeación de membrana de Pd-Ag y dos unidades de reactor de membrana de Pd-Ag para la reacción de cambio de agua-gas (WGS), lo que permite un análisis detallado y completo de su rendimiento. El objetivo era encontrar las condiciones óptimas para maximizar la producción de hidrógeno mediante WGS y su separación en un flujo puro variando la temperatura, la presión y la relación vapor-CO (S/CO). Se utilizaron dos mezclas de gas de síntesis obtenidas de un gasificador de tiro ascendente utilizando diferentes agentes de gasificación (aire-vapor y oxi-vapor) para investigar el efecto de la composición del gas. El rendimiento de la planta se investigó bajo nueve combinaciones de temperatura, presión y S/CO en los respectivos rangos de 300-350 grados C, 2-8 bar y 1.1-2 mol·mol-1, según lo planificado con la ayuda de un software de diseño de experimentos (DOE). Los tres parámetros afectaron positivamente el rendimiento, tanto en términos de capacidad para separar un flujo puro de H2, reportado como moles permeados por unidad de área de superficie y tiempo, como en la producción de nuevo H2 a partir de WGS, reportado como moles de H2 producidos por volumen de unidad de catalizador y tiempo. Los mayores rendimientos se obtuvieron utilizando gas de síntesis de gasificación con oxi-vapor, que tenía la mayor concentración de H2 y estaba libre de N2.