Prototipo purificador de hidrógeno en línea basado en un material formador de hidruro

E.M. BORZONE; E. NEUMAN; G. MEYER; A. BARUJ

Concepción

Congreso; 15o Congreso Internacional en Metalurgia y Materiales (CONAMET/SAM 2015); 2015

CONAMET

El hidrógeno se utiliza como insumo en muchos procesos industriales, por ejemplo en tratamientos superficiales en la industria metalúrgica. En estos casos, el gas se suele descartar luego de su uso, lo cual puede tener un impacto importante sobre el costo del proceso. En este trabajo se presenta una alternativa basada en el uso de materiales formadores de hidruros (MFH) para purificar el hidrógeno utilizado y reintroducirlo en el proceso. Esta solución aprovecha la selectividad de la reacción del MFH con hidrógeno, dado que lo captura formando una fase sólida. Una vez formado el hidruro, los gases restantes pueden ser eliminados fácilmente mediante un venteo, tras lo cual se recupera el hidrógeno puro revirtiendo la reacción. Para compensar efectos térmicos, el diseño incorpora dos reactores con MFH que trabajan en oposición; mientras el Reactor 1 absorbe hidrógeno, el Reactor 2 lo desorbe y viceversa. Para realizar el diseño se desarrolló un modelo basado en un esquema energético integrado.Los reactores se construyeron en Cu con simetría cilíndrica, y cada uno contiene 150 g de LaNi5 en mezcla con 30 g de alambre de cobre para mejorar la transferencia de calor. El sistema fue estudiado en varios modos de operación, incluyendo con los reactores térmicamente desacoplados y acoplados. Los experimentos se realizaron utilizando flujos constantes de hidrógeno entre 50 sccm y 2000 sccm. Se desarrolló un modelo computacional del proceso que permite su estudio ante diferentes condiciones y escalas. Los resultados experimentales fueron utilizados para refinar este modelo, que predice recuperaciones de entre 75% y 98% del hidrógeno con una pureza final de grado 5.