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Título : Hidrogenación fotocatalítica del dióxido de carbono del biogás mediante dióxido de titanio
Autor : Alvarado de la Vega, Mario Alberto
Palabras clave : Recursos energéticos
Recursos energéticos alternativos
Biogás
Fecha de publicación : mar-2017
Editorial : Instituto de Ciencias Básicas y Aplicadas - Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Energías Renovables - Maestría en Materiales y Sistemas Energéticos Renovables - UNICACH
Resumen : En este trabajo se realizó el diseño, construcción y evaluación de un fotorreactor capaz de transformar el dióxido de carbono en metano, mediante fotocatálisis usando dióxido de titanio como semiconductor. Para esto se seleccionaron condiciones de operación inuyentes en la promoción de la reacción deseada, entre la cuales están, la temperatura, el pH del medio de reacción, el medio de distribución del gas dióxido de carbono, el mantenimiento de una solución homogénea y la efectividad de los rayos ultravioleta. El material de construcción del fotoreactor, necesariamente debe ser inerte dado las condiciones altamente alcalinas que puedan provocar una reacción no considerada en el sistema. Debido al alcance radial de la fuente de luz, el fotoreactor anular de tubo concéntrico fue considerado el de mayor adecuación para tener todo el volumen de solución, completamente irradiado. Como fuente de energía se uso una lámpara ultravioleta de 25 watts. La concentración empleada de dióxido de titanio en suspensión fue de 1 g/L. La suspensión de dióxido de titanio se mantuvo homogénea mediante un agitador magnético colocado en el fondo del reactor. La temperatura del medio se mantuvo constante mediante un serpentín de cobre en la superficie exterior del fotorreactor, usando agua como medio de enfriamiento. Como distribuidor de gas, se colocó en el fondo del reactor, un dispositivo de material inerte para lograr una difusión adecuada en el medio de reacción. Dado que el dióxido de carbono puede ser absorbido en el agua que a su vez se emplea como medio de transporte del catalizador dióxido de titanio, al irradiar esta solución conformada con una fuente de fotones provenientes de luz UV, las reacciones fotocatalticas son favorecidas produciendo los gases metano e hidrogeno. Las técnicas de difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX) y dispersión de luz dinámica (DLS), fueron empleadas para determinar la fase cristalina, la composición del reactivo y el tamaño de partícula del dióxido de titanio comercial marca Aldrich respectivamente. Los resultados indicaron fase anatasa mediante DRX, composición de 99.62% por FRX y tamaño promedio de partícula de 656.1 nm mediante DLS de dióxido de titanio. El reactor es capaz de operar bajo tres esquemas de reacción: (esquema A) no hay modicacion del pH del medio, (esquema B) con pH alcalino de 10 y 12 y (esquema C) con pH alcalino y alcohol isopropilico como agente de sacricio. Debido a que el medio fue sometido a diferentes niveles de pH o esquemas de reacción, utilizando NaOH, se observó una variación en el tamaño de partícula causada por la aglomeración como resultado del cambio del nivel de alcalinidad del medio de reacción. De esta manera se obtuvo la producción del gas metano y en menor proporción hidrogeno. Otra de las variantes de reacción se realizó con alcohol 2-propanol como agente de sacrificio, con el cual se logró obtener la producción de hidrogeno, en menor cantidad gas metano y metanol en la fase liquida del medio de reacción. Los resultados de la producción fueron afectados según el tiempo de adición de dióxido de carbono al fotoreactor mejorando la producción al incrementar el volumen de CO2 agregado, para obtener 5.95_mol de metano, 13.32 _mol de hidrogeno y 2 mmol de metanol en un lapso de 4 h de proceso. En la determinación de los productos obtenidos se emplearon las técnicas cromatografíca de gases, espectroscopia de infrarrojo y espectroscopia UV-Vis-NIR
Descripción : Director: Dr. José Francisco Pola Albores
URI : https://repositorio.unicach.mx/handle/20.500.12114/130
Aparece en las colecciones Ingeniería, industria y construcción

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