Síntesis de Li2ZrO3 vía reacción de estado sólido. Efecto del exceso de Li2CO3, temperatura y tiempos de molienda y reacción

JUAN PABLO YASNÓ GAVIRIA; GUSTAVO SUAREZ; NICOLAS M. RENDTORFF

Jornada; 1er encuentro en energías renovables; 2018

Entre los métodos convencionales para producir H2 a partir de gas natural se encuentran el reformado con vapor (SMR) y la reacción de desplazamiento por agua (WGS). En ambos casos, CO2 también es producido, por lo que su remoción in situ es determinante para mejorar la producción de H2. El Li2ZrO3 es un adsorbentesólido con alto potencial para este propósito, debido a su alta capacidad de captura de CO2 a temperaturas elevadas, alta estabilidad y fácil regeneración [1-5]. Por otro lado, los materiales usados para fabricar baterías recargables de ion litio (LIB) son de gran importancia debido a que este tipo de tecnología ofrece un alto potencial para el desarrollo de sistemas eficientes de almacenamiento de energía. Entre estos materiales, el Li2ZrO3 es de particular interés debido a su alta estabilidad química y estructural, además de altos coeficientes de difusión de Li [3-5]. Entre los diferentes métodos implementados para la síntesis de Li2ZrO3, la reacción de estado sólido entre ZrO2 y Li2CO3 es el método industrial más usado debido a su simplicidad, bajo costo y reducidacontaminación ambiental. Normalmente este método requiere de elevados tiempos de reacción a alta temperatura (850-1200 °C), lo que resulta en productos con tamaño de partícula grande (>1µm) [1,2]. En ese contexto, un estudio de los diferentes parámetros de síntesis de este método es necesario para optimizar elproceso de obtención de Li2ZrO3 puro y con menor tamaño de partícula, apuntando a las aplicaciones mencionadas anteriormente.Para sintetizar Li2ZrO3 se propone usar diferentes estequiometrias de ZrO2 y Li2CO3. Los reactivos serán mezclados en C2H5OH usando un molino de bolas, a fin de homogeneizar el precursor y aumentar su reactividad. En esta etapa será hecho un seguimiento del tiempo de molienda mediante el análisis de la distribución de tamaño de partícula de la mezcla. Una vez evaporado el solvente, el precursor será tratado térmicamente a diferentes temperaturas durante diferentes tiempos de reacción. Los productos obtenidos serán caracterizados mediante difracción de rayos X. Este estudio permitirá determinar cuál es la estequiometria apropiada de las materias primas, además de los valores mínimos de temperatura y de los tiempos de molienda y reacción para obtener Li2ZrO3 puro con menor tamaño de partícula al reportado en la literatura, aumentando la eficiencia energética de la síntesis de este material por reacción de estado sólido.