Estudio de las propiedades redox del óxido mixto Ce0.9Zr0.1O2 y análisis del efecto promotor del níquel por la técnica XANES in situ (exposición oral)

M.G. ZIMICZ; D.G. LAMAS; LARRONDO S.A.; R.J. PRADO

Mar del Plata

Workshop; 1º Workshop Argentino de Celdas de Combustible; 2011

Comite Organizador de 1º Workshop Argentino de Celdas de Combustible

Este trabajo analiza el proceso de reducción-reoxidación de los óxidos mixtos de composición Ce0.9Zr0.1O2 sintetizados mediante el método de gelificación-combustión, utilizando glicina y lisina como combustibles, y siguiendo una ruta estequiométrica. El proceso de reducción se estudió mediante ensayos convencionales de reducción a temperatura programada con H2. Además, se utilizó la técnica de XANES para el borde LIII del Ce, a fin de estudiar los perfiles de reducción y reoxidación a temperatura programada en flujos de H2 (5% mol) u O2 (5% mol) diluido en  He, respectivamente. La técnica de XANES permite identificar el comienzo de la reducción de los cationes Ce4+ a temperaturas inferiores a las observadas por RTP. No obstante, los valores de porcentaje de reducción alcanzados al finalizar los experimentos son similares por ambas técnicas. Los ensayos de reoxidación realizados mediante ensayos XANES in situ permiten concluir que la muestra sintetizada con glicina recompone completamente su composición mientras que la sintetizada con lisina, presenta una cinética más lenta y, aún a 800ºC, más del 5% del cerio presente continúa como Ce3+.  Este comportamiento redox diferente está de acuerdo con los desempeños catalíticos de estos materiales en la oxidación de metano observados en ensayos previos. Además, se presenta el estudio de la reducibilidad del óxido mixto Ce0.9Zr0.1O2 y del composite 60%NiO/Ce0.9Zr0.1O2, mediante las técnicas de reducción a temperatura programada (TPR) y espectroscopía de absorción de rayos-X cerca del borde de absorción (XANES) in situ, para el borde LIII del Ce. Ambos ensayos se llevaron a cabo utilizando una corriente de hidrógeno diluido (5% en He), y una rampa de temperatura de 10ºC/min. Los ensayos TPR evidenciaron un efecto sinérgico entre el NiO y el soporte. Se determinó que la temperatura de reducción del NiO puro es de 320°C, mientras que para el composite el pico de reducción del NiO se corre a una temperatura de aproximadamente 275°C, indicando que el soporte favorece la reducción del NiO. Además, la presencia del Ni facilita la reducción de los átomos de cerio ubicados en la superficie del soporte. Se obtuvo un excelente acuerdo entre los resultados obtenidos por la técnica tradicional de TPR y los estudios XANES in situ, pudiéndose obtener información valiosa sobre la evolución del estado de oxidación del Ce en función de la temperatura. Analizando la reducción isotérmica a 800ºC, se determinó que el Ni permite una cinética más rápida de la reducción del cerio.