Reformado seco de metano en un catalizador altamente activo de Ni-CeO2: Efectos de las interacciones Metal-Soporte en la ruptura de la ligadura C-H

P. G. LUSTEMBERG

Seminario; RED COMPUMAT; 2016

Reformado seco de metano en un catalizador altamente activo de Ni-CeO2: Efectos de las interacciones Metal-Soporte en la ruptura de la ligadura C-HPablo LustembergInstituto de Física Rosario (IFIR-CONICET), Rosario, Santa Fe, Argentina.El biogas producido a partir de la descomposición anaeróbica de material orgánico posee concentraciones casi iguales de metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2). El reformado seco de metano (DRM) combina estos gases generando monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2).Es por ello que el DRM ha recibido un mayor interés debido a que es un proceso atractivo y prometedor para la conversión de gases de efecto invernadero en gas de síntesis (syngas) o como proceso previo a la fabricación de numerosos productos químicos.En la actualidad hay dos cuestiones clave que deben abordarse para optimizar el proceso de DRM para aplicaciones industriales: 1. Mejorar la activación de CH4 y de CO2 y 2. Mitigar la desactivación por la deposición de carbono que se incrementa debido a las altas temperaturas (mayores a 800 K) necesarias para activar la reacción.En esta charla pretendo mostrar nuestro reciente trabajo teórico-experimental que reporta el comportamiento de un catalizador de Ni-CeO2. Dónde la fase activa consiste en pequeñas nanopartículas de níquel disperso sobre la superficie de ceria parcialmente reducida. Los experimentos de espectroscopía de fotoelectrones de rayos-x (XPS) a presión ambiente, indican que el metano se disocia sobre el Ni/CeO2 a bajas temperaturas (300 K), generando especies CHx y COx en la superficie del catalizador. La clave de esto reside en las interacciones fuertes del metal-soporte que activan al Ni para la disociación del metano. Los resultados teóricos obtenidos a través de cálculos de primeros principios confirman los resultados experimentales prediciendo una notable disminución en la barrera de activación del metano, la cual pasa de 0.9 eV en Ni(111) a solamente 0.15 eV en Ni/CeO2-x(111).En este trabajo no solo se demostró que este catalizador mejora la activación del metano, sino que también no se detectan señales de especies carbonosas residuales bajo las condiciones experimentales estudiadas. Esto indica que el catalizador de Ni/CeO2 propuesto optimiza el reformado seco de metano de una manera limpia y eficiente.