Reformado de etanol con vapor sobre Rh-Pd/CeO2: estudio teórico-experimental de un reactor catalítico de membrana

M. ESPERANZA ADROVER; NURIA DIVINS; MARÍA LAURA GIANELLI; M. N. PEDERNERA; JORDI LLORCA; E. LÓPEZ

Congreso; 5to. Congreso Nacional - 4to. Congreso Iberoamericano HIDRÓGENO Y FUENTES SUSTENTABLES DE ENERGÍA; 2013

La producción de hidrógeno se ha vuelto un tema de importancia en las décadas pasadas, pero en los últimos años esta importancia se ha incrementado dados los avances en las tecnologías de celdas de combustible. Entre las diferentes clases de celdas, las de tipo PEM requieren para su funcionamiento la alimentación en una corriente de hidrógeno puro. La combinación de reformado catalítico de etanol con vapor de agua para generar gas de síntesis y la purificación del mismo utilizando membranas compuestas de Pd-Ag sobre acero inoxidable poroso resulta especialmente atractiva como fuente del H2 puro requerido. El propósito de este trabajo es el estudio tanto teórico como experimental de un equipo de producción de hidrógeno ultra-puro. Se utilizan 5 piezas de un catalizador estructurado de Rh-Pd/CeO2 para la generación del gas de síntesis. Como alimentación se emplea etanol, el cual resulta una materia prima renovable promisoria para estos procesos dada su baja toxicidad, alta densidad energética y ciclo de generación de CO2 prácticamente cerrado. El catalizador se dispone en serie con 4 membranas comerciales de Pd-Ag sobre acero inoxidable poroso (PSS, Inconel). El uso de membranas compuestas basadas en Pd resulta muy atractivo ya que estas proveen una muy alta (infinita) selectividad a la vez que flujos aceptables de gas permeado. Más aun, si se elige como soporte de la membrana un acero poroso, se obtiene como ventaja adicional una mayor robustez si se la compara con los soportes cerámicos tradicionales. Mediante modelado matemático se describe en esta contribución el comportamiento del equipo experimental de producción de H2 puro, ajustando los parámetros de permeación en la membrana. Buscando optimizar el rendimiento a hidrógeno, el análisis teórico incluye además el estudio de un diseño alternativo del reactor donde el catalizador opera en paralelo con la extracción por membranas, logrando así un desplazamiento favorable del equilibrio químico.