Estudio Experimental y de Simulación sobre la Coproducción de Hidrógeno y Nanomateriales de Carbono mediante la Descomposición Catalítica de Mezclas de Metano e Hidrógeno
Autores: Shelepova, Ekaterina V.; Maksimova, Tatyana A.; Bauman, Yury I.; Mishakov, Ilya V.; Vedyagin, Aleksey A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estudio Experimental y de Simulación sobre la Coproducción de Hidrógeno y Nanomateriales de Carbono mediante la Descomposición Catalítica de Mezclas de Metano e Hidrógeno
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Metano
Hidrógeno
Descomposición catalítica
Catalizador
Rendimiento de carbono
Modelos cinéticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Entre todos los hidrocarburos, la molécula de metano contiene la mayor cantidad de hidrógeno en relación con el carbono. Por lo tanto, la descomposición catalítica del metano se considera un enfoque eficiente para producir hidrógeno junto con un producto de carbono nanoestructurado. Por otro lado, la presencia de hidrógeno en la composición de la mezcla de gas inicial es necesaria para el funcionamiento estable del catalizador. En el trabajo presente, se realizaron experimentos sobre la descomposición catalítica de la mezcla de metano-hidrógeno en un reactor de cuarzo de flujo continuo equipado con balanzas McBain a presión atmosférica. El catalizador NiO-CuO/Al2O3 se preparó mediante la técnica de activación mecanicoquímica. Se obtuvo un rendimiento máximo de carbono de 34.9 g/gcat después de 2 horas de experimento a 610 grados C. Un exceso de hidrógeno en la mezcla de reacción proporcionó la actividad a largo plazo del catalizador de níquel-cobre. Las pruebas de durabilidad realizadas durante 6 horas dentro de un rango de temperatura de 525-600 grados C no mostraron una desactivación notable del catalizador. Se propusieron dos modelos cinéticos, D1a y M1a, para la descomposición estudiada de la mezcla de metano-hidrógeno sobre el catalizador de níquel-cobre. Las constantes cinéticas para estos modelos se determinaron mediante modelado matemático.
Descripción
Entre todos los hidrocarburos, la molécula de metano contiene la mayor cantidad de hidrógeno en relación con el carbono. Por lo tanto, la descomposición catalítica del metano se considera un enfoque eficiente para producir hidrógeno junto con un producto de carbono nanoestructurado. Por otro lado, la presencia de hidrógeno en la composición de la mezcla de gas inicial es necesaria para el funcionamiento estable del catalizador. En el trabajo presente, se realizaron experimentos sobre la descomposición catalítica de la mezcla de metano-hidrógeno en un reactor de cuarzo de flujo continuo equipado con balanzas McBain a presión atmosférica. El catalizador NiO-CuO/Al2O3 se preparó mediante la técnica de activación mecanicoquímica. Se obtuvo un rendimiento máximo de carbono de 34.9 g/gcat después de 2 horas de experimento a 610 grados C. Un exceso de hidrógeno en la mezcla de reacción proporcionó la actividad a largo plazo del catalizador de níquel-cobre. Las pruebas de durabilidad realizadas durante 6 horas dentro de un rango de temperatura de 525-600 grados C no mostraron una desactivación notable del catalizador. Se propusieron dos modelos cinéticos, D1a y M1a, para la descomposición estudiada de la mezcla de metano-hidrógeno sobre el catalizador de níquel-cobre. Las constantes cinéticas para estos modelos se determinaron mediante modelado matemático.