Soportes nano-estructurados para la reformación en seco del biogás: efecto de la basicidad

Abstract

Esta investigación examina el impacto de las propiedades superficiales en la reformación en seco del metano en presencia de CO2, utilizando diversas estrategias para ajustar la basicidad de los catalizadores de níquel (Ni). El objetivo principal es entender cómo los tiempos de añejamiento y los diferentes promotores afectan la basicidad superficial, con el fin de reducir la formación de carbono y mejorar la eficiencia de los catalizadores. Se utilizaron catalizadores de 20% de Ni modificados con varios soportes y promotores: TiO2 con Li, ZnO y CeO2 con CaO. Para los catalizadores Ni/TiO2, se incorporó un 2% de Li mediante el método sol-gel, variando el tiempo de añejamiento. Los catalizadores Ni/ZnO y Ni/CeO2 también se sintetizaron con diferentes tiempos de añejamiento y concentraciones de CaO (5%, 10%, 15% y 20%), respectivamente. Las técnicas de caracterización incluyeron difracción de rayos-X (DRX), reducción temperatura programada con hidrógeno (RPT), microscopía electrónica de barrido (MEB), fisisorción de N2, dispersión dinámica de la luz, fluorescencia de rayos-X, y espectroscopías infrarroja (IR) y Raman. En los catalizadores de Ni/TiO2, se encontró que el añejamiento prolongado aumenta la basicidad superficial debido a los defectos de oxígeno en el TiO2. Además, se confirmó que los catalizadores más activos y estables presentaban una mayor basicidad relativa. Respecto a los catalizadores de Ni/ZnO, se observó que la duración del añejamiento afecta directamente las propiedades superficiales, alterando significativamente la estructura cristalina y los tamaños de cristal. En términos de mayor actividad catalítica y estabilidad, los periodos de añejamiento más cortos resultaron ser más adecuados. En cuanto a los catalizadores de Ni/CeO2, se corroboró que la adición de CaO facilita la formación de CaCO3 en la superficie, promoviendo la disociación del CO2. En general, se observó mayor actividad y estabilidad en los catalizadores de menor basicidad. Además, se registró una formación excesiva de carbono grafítico, que no afectó la estabilidad ni el rendimiento de los catalizadores promovidos con CaCO3.