Caracterización de las propiedades superficiales de aleaciones ternarias de Pd resistentes al envenenamiento con H2S

FERNANDO BRAUN, CAROLINA IMHOFF, ANA TARDITI, LAURA CORNAGLIA.; ANA MARIA TARDITI

Encuentro; VII Encuentro de Física y Química de Superficies; 2016

El paladio presenta una elevada solubilidad, permeabilidad yselectividad haciahidrógeno, presentándose como una de las opciones a seraplicadas como membranas parapurificación de hidrógeno a partir de diferentes procesos.El mecanismo de permeación através de este tipo de membranas es el de solución-difusiónplanteándose las siguientesetapas: (i) adsorción molecular de hidrógeno en lasuperficie, (ii) disociación molecular,(iii) difusión atómica a través de la aleación, (iv)recombinación, y (v) desorción de H2 dellado de permeado. La presencia de gases como CO, CO2 y H2Sen las corrientes dealimentación pueden inhibir la permeación de hidrógenodebido a un bloqueo de los sitiospara la adsorción-disociativa de H2. Teniendo en cuenta quela composición influye en losfenómenos que ocurren en la superficie, el estudio de laspropiedades superficiales y ladeterminación de su dependencia con las condiciones deoperación es necesario para unamejor compresión de los fenómenos involucrados en lapermeación.En este trabajo se presenta un estudio de las propiedadessuperficiales de aleacionesternarias PdAgAu, PdCuAg y PdCuAu. Las muestras fueronsintetizadas por deposiciónauto-catalítica secuencial en la superficie de soportesporosos de acero inoxidable seguidas detratamiento térmico en flujo de hidrógeno para formación dela aleación. Las muestras fueronevaluadas mediante un conjunto de técnicas antes y despuésde ser expuestas a diferentescorrientes de gases. La composición volumétrica y lahomogeneidad de la aleación en espesorfue determinada mediante EDS. Mediante XPS se determinó laconcentración en la zonacercana a la superficie y la composición en la capa másexterna mediante LEIS.Por otro lado, se estudió el efecto de la presencia de gasescomo H2S en las propiedadessuperficiales de las aleaciones ternarias PdAgAu y PdCuAu.El efecto de la contaminaciónsuperficial con azufre, el cual no fue detectado por EDS niDRX, se analizó mediantebombardeo con Ar+ seguido por XPS. Los perfiles deconcentración de las muestras PdAgAumostraron una débil señal de S en la superficiedesapareciendo con el tiempo de bombardeo auna profundidad de ~10 nm. Los resultados demuestran que laadición de Au imparteresistencia a la corrosión a la aleación binaria PdAg.En el caso de las muestras de PdCuAu se observó un bajocontenido de azufre en lasuperficie luego de ser expuestas a corrientes de H2S. Elestudio en profundidad mediantebombardeo con Ar+-XPS, luego del tratamiento de recuperaciónen hidrógeno a400 °C/48 horas, seguido de tratamiento a 500 °C/24 horas,mostró un contenido de S menoral 3 %, en concordancia con la recuperación del flujo dehidrógeno. Los resultados obtenidossugieren que la aleación PdCuAu puede ser un materialprometedor para ser aplicado para lapurificación de hidrógeno. La presencia de Cu en la últimacapa atómica, puede contribuir a laalta resistencia a la corrosión.